通信技術在智能化儀器儀表的應用范文

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摘要：介紹了ModBus總線的特點及其體系結構，分析了ModBusRTU和ModBUsASCII兩種模式下信息報文的格式，奇偶校驗、CRC校驗的C語言實現方法。

關鍵詞：ModBus；通信；儀器儀表；應用

1ModBus及其特點

ModBus是由原Modicon公司（現Shneider公司）推出的一種開放式串行通信總線協議，由于得到眾多儀表廠家的支持，正在成為智能化儀器儀表的現實工業標準。目前，多數智能化儀器儀表已利用該協議向用戶提供通信接口。隨著儀表和通信技術的發展，ModBus總線技術也由標準型（StandardModBus）發展到增強型（ModBusPlus，即MB+）。Modbus總線不需要特別的物理接口，支持傳統的RS-232C、RS-422A、RS-485和Ethernet標準接口，在智能化儀器儀表中使用的典型物理接口是RS-485。ModBus總線具有以下特點：（1）標準、開放、免費：ModBus串行總線協議是一個標準和開放的總線協議，用戶可以免費、放心地使用，不用繳納許可證費用，也不會侵犯知識產權。（2）面向報文式結構，支持多種電氣接口：ModBus協議可以在各種通信介質上傳送，如雙絞線、光纜、無線射頻等。與其它很多現場總線相比較，ModBus的傳輸不需要專用的芯片和硬件，完全可以采用市售的標準器件實現，可以有效的降低產品成本，是智能化儀器儀表組網的首選總線形式。（3）ModBus的信息幀格式簡單、緊湊：標準ModBus采用多節點主從式通信方式，信息幀結構簡單緊湊，通俗易懂，用戶使用容易。（4）采用ModBus與PLC通信靈活方便：由于ModBus本身是PLC制造商Modicon公司推出的，協議本身具有PLC化的傾向，采用ModBus與PLC通信具有方便靈活的特點。

2ModBus信息傳輸方式

ModBus定義了兩種串行傳輸模式：RTU模式和ASCII模式。各互連的ModBus設備只有處于同一通信模式下才能進行互操作。RTU模式在支持ModBus的智能化儀器儀表和PLC等設備中得到了廣泛的應用，這里重點以RTU模式為主加以說明。

2.1ModBusRTU傳輸模式

ModBus以報文的形式傳輸信息。報文是網絡中交換與傳輸的數據單元，報文包含了將要發送的完整的數據信息，也是網絡傳輸的單位，傳輸過程中會不斷的封裝成分組、包、幀來傳輸，封裝的方式就是添加一些信息段，這些字段就是報文頭。

2.2ModBusASCII傳輸模式

當使用ASCII模式進行ModBus串行通信時，用兩個ASCII字符發送報文中的一個8位字節。這種通信方式一般只有在設備不支持ModBusRTU模式時才采用。

3ModBus差錯校驗方法標準

ModBus通信采用了字符校驗和幀校驗兩種數據校驗方法來保證串行通信的可靠性。字符校驗采用奇偶校驗方式，幀校驗采用CRC和LRC校驗方式，本文僅討論CRC校驗的實現方法。下面的程序段是根據CRC生成原理編寫的CRC生成函數，這里使用了全局變量crcr、crcrL和crcrH，其中crcr為16位的預裝載CRC寄存器，crcrL和crcrH分別為生成的CRC的低8位和高8位。程序中的commseg數組用于存放接收到的報文數據，其數組元素個數需要根據報文長度來確定，commseg[0]為數據字節數。0xa001是智能化儀器儀表ModBus通信中常用的固定預置碼。

4結語

ModBus網絡是工業通信系統，由可編程序控制器、計算機或其它智能化儀器儀表通過公用線路或局部專用線路連接而成，其系統結構既包括硬件、亦包括軟件。它可應用于各種數據采集和過程監控。在筆者研發的變壓器風冷智能變頻控制裝置中，采用ModBus協議成功地實現了PLC與變頻器、變壓器油面溫度表和凝露控制器之間可靠通信。

參考文獻：

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[3]向曉漢，蘇高峰.西門子PLC工業通信完全精通教程[M].北京：化學工業出版社,2014.

作者：楊忠亮1；張勝寶1；賈振國2；李巖松3 單位：1.深圳供電局有限公司，2.長春工程學院，3.深圳市遠泰電力技術有限公司