今日一學(xué)//常規(guī)電表通訊的設(shè)置

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 通訊說明

    Modbus-RTU通訊協(xié)議詳細(xì)定義了校驗(yàn)碼、數(shù)據(jù)序列等，這些都是特定數(shù)據(jù)交換的必要內(nèi)容。MODBUS協(xié)議在一根通訊線上使用主從應(yīng)答式連接（半雙工）。當(dāng)主計(jì)算機(jī)的信號(hào)尋址到一臺(tái)終端設(shè)備（從機(jī)）后，終端設(shè)備發(fā)出應(yīng)答信號(hào)傳輸給主機(jī)。

    MODBUS協(xié)議只允許在主機(jī)（PC，PLC等）和終端設(shè)備之間通訊，而不允許獨(dú)立的終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，這樣各終端設(shè)備不會(huì)在它們初始化時(shí)占據(jù)通訊線路，而用于響應(yīng)到達(dá)本機(jī)的查詢信號(hào)。

特別說明：

    通信口若是RS485，波特率可在 1200bps、2400,bps、4800 bps、9600bps、19200 bps 和 38400 bps 之間設(shè)置，校驗(yàn)位默認(rèn)為無校驗(yàn)。

    儀表的 RS485 通信口要求使用屏蔽雙絞線連接，布線時(shí)要考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的布局：如通信線纜的長度、走向、上位機(jī)的位置、網(wǎng)絡(luò)末端的匹配電阻、通信轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、環(huán)境的電磁干擾情況等因素，都要綜合考慮。

注：

1、 在布線工程上要嚴(yán)格按要求施工；

2、 對(duì)于暫時(shí)不需要通信的儀表都要將他們連接到 RS-485 網(wǎng)絡(luò)上，以便于診斷和測試；

3、 進(jìn)行 RS-485 電纜連接時(shí)，盡量使用雙色雙絞線，所有的 485 通信口“A”端接同一種顏色，“B”端接另一種顏色。

4、 RS-485 總線(從上位機(jī)通信口到任一被連接儀表終端通信口)長不超過 1200 米。

2 信息幀格式

            地址碼：地址碼在幀的開始部分，由一個(gè)字節(jié)（8位二進(jìn)制碼）組成，十進(jìn)制為0～255，在PZ儀表中只使用1～247,其它地址保留。這些位標(biāo)明了用戶的終端設(shè)備的地址，該設(shè)備將接收來自與之相連的主機(jī)數(shù)據(jù)。每個(gè)終端設(shè)備的地址都是唯*，僅僅被尋址到的終端會(huì)響應(yīng)包含了該地址的查詢。當(dāng)終端發(fā)送回一個(gè)響應(yīng)，響應(yīng)中的從機(jī)地址數(shù)據(jù)便告訴了主機(jī)哪臺(tái)終端正與之進(jìn)行通信。

     功能碼：功能碼告訴了被尋址到的終端執(zhí)行何種功能。下表列出了該系列儀表用到的功能碼，以及它們的意義和功能。

              數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)包含了終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時(shí)采集到的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容可能是數(shù)值、參考地址或者設(shè)置值。

例如：功能碼告訴終端讀取一個(gè)寄存器，數(shù)據(jù)區(qū)則需要指明從哪個(gè)寄存器開始及讀取多少個(gè)數(shù)據(jù)，內(nèi)嵌的地址和數(shù)據(jù)依照類型和從機(jī)之間的不同內(nèi)容而有所不同。

    CRC效驗(yàn)碼：錯(cuò)誤校驗(yàn)（CRC）域占用兩個(gè)字節(jié)，包含了一個(gè)16位的二進(jìn)制值。CRC值由傳輸設(shè)備計(jì)算出來，然后附加到數(shù)據(jù)幀上，接收設(shè)備在接收數(shù)據(jù)時(shí)重新計(jì)算CRC值，然后與接收到的CRC域中的值進(jìn)行比較，如果這兩個(gè)值不相等，就發(fā)生了錯(cuò)誤。

　　生成一個(gè)CRC的流程為：

a、預(yù)置一個(gè)16位寄存器為0FFFFH（全1），稱之為CRC寄存器。

b、把數(shù)據(jù)幀中的*一個(gè)字節(jié)的8位與CRC寄存器中的低字節(jié)進(jìn)行異或運(yùn)算，結(jié)果存回CRC寄存器。

c、將CRC寄存器向右移一位，*高位填以0，低位移出并檢測。

d、如果低位為0，重復(fù)*三步（下一次移位）；如果低位為1，將CRC寄存器與一個(gè)預(yù)設(shè)的固定值（0A001H）進(jìn)行異或運(yùn)算。

e、重復(fù)*三步和*四步直到8次移位。這樣處理完了一個(gè)完整的八位。

f、重復(fù)*2步到*5步來處理下一個(gè)八位，直到所有的字節(jié)處理結(jié)束。

g、*終CRC寄存器的值就是CRC的值。

此外還有一種利用預(yù)設(shè)的表格計(jì)算CRC的方法，它的主要特點(diǎn)是計(jì)算速度快，但是表格需要較大的存儲(chǔ)空間，該方法此處不再贅述，請(qǐng)參閱相關(guān)資料。

3 MODBUS通訊

    使用Modbus協(xié)議進(jìn)行通訊時(shí)，讀數(shù)據(jù)命令功能碼為03H，寫數(shù)據(jù)命令功能碼為10H。

具體寄存器地址表如下：

3.1 功能碼03H或04H：讀寄存器

    此功能允許用戶獲得設(shè)備采集與記錄的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)參數(shù)。主機(jī)一次請(qǐng)求的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)沒有限制，但不能超出定義的地址范圍。

    下面的例子是從01號(hào)從機(jī)讀3個(gè)采集到的基本數(shù)據(jù) （數(shù)據(jù)幀中每個(gè)地址占用2個(gè)字節(jié)）UAB、UBC、UCA，其中UAB的地址為0028H, UBC的地址為0029H, UCA的地址為002AH。

3.2 功能碼10H：寫寄存器

    功能碼10H允許用戶改變多個(gè)寄存器的內(nèi)容，該儀表中系統(tǒng)參數(shù)、開關(guān)量輸出狀態(tài)等可用此功能號(hào)寫入。主機(jī)一次*多可以寫入16個(gè)(32字節(jié))數(shù)據(jù)。

    下面的例子是預(yù)置地址為01的儀表輸出開關(guān)量Do1。開關(guān)量輸入/輸出狀態(tài)指示寄存器地址為0022H，*9-12位對(duì)應(yīng)DI1-DI4, *13-14位分別對(duì)應(yīng)DO1-DO2。

4 通訊應(yīng)用

采用下表格式（數(shù)據(jù)為 16 進(jìn)制）

4.1 讀數(shù)據(jù)

例 1：三相電壓表數(shù)據(jù)

說 明 ：

01：從機(jī)地址

03：功能碼

0c：十六進(jìn)制，十進(jìn)制為 12，表示后面有 12 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)

1b 05：循環(huán)冗余校驗(yàn)碼

例 2：讀單相電流數(shù)據(jù)

說 明 ：

01：從機(jī)地址

03：功能碼

04：十六進(jìn)制，十進(jìn)制為 4，表示后面有 4 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)

5a 50：循環(huán)冗余校驗(yàn)碼

4.2 寫數(shù)據(jù)

例1：單相開關(guān)量輸出遠(yuǎn)程控制（控制字：0012H）

說明：

向開關(guān)量輸出狀態(tài)位遠(yuǎn)程寫入 1，則閉合；寫入 0，則斷開。

當(dāng)繼電器閉合持續(xù)時(shí)間為非 0 時(shí)（0 為長閉），繼電器閉合持續(xù)時(shí)間為所設(shè)值。

例2：三相開關(guān)量輸出遠(yuǎn)程控制（控制字：002aH）

說明：

       向開關(guān)量輸出狀態(tài)為遠(yuǎn)程寫入 1，則閉合；寫入 0，則斷開。

       當(dāng)繼電器閉合持續(xù)時(shí)間為非 0 時(shí)，表示繼電器工作在脈沖方式，繼電器閉合持續(xù)時(shí)間為所設(shè)值；若持續(xù)時(shí)間設(shè)置為 0，則表示繼電器工作在保持方式。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。