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SS-431作為Modbus Hub的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：Modbus協(xié)議 整合Modbus設(shè)備 Modbus Hub 數(shù)據(jù)采集
一、引言
現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，不斷促進(jìn)著自動化控制技術(shù)及設(shè)備通信技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。當(dāng)前，PLC、DCS、智能儀表等已廣泛應(yīng)用到現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，并發(fā)展到由上述設(shè)備相互協(xié)同、共同面向整個生產(chǎn)過程的分布式工業(yè)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線通信技術(shù)至關(guān)重要。本文將多個Modbus串口設(shè)備通過SS-431的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換為一個Modbus從站，方便PLC的數(shù)據(jù)讀取和控制。
二、SS-431使多個Modbus設(shè)備如同一個設(shè)備被訪問
SS-431智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊整合多個Modbus協(xié)議設(shè)備，使多達(dá)近百個Modbus設(shè)備如同一個設(shè)備那樣被訪問。SS-431的一個串口設(shè)置成Modbus從站，另一個串口設(shè)置成Modbus主站，這個主站下接有多個Modbus從站設(shè)備。PLC只需訪問SS-431一個設(shè)備即可讀寫下面多個Modbus從站設(shè)備的數(shù)據(jù)。如下圖1所示：
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
在上圖所示中，現(xiàn)場各種智能儀表（采用的是Modbus協(xié)議）都能夠通過泗博自動化的智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊SS-431連接到PLC。
三、Modbus協(xié)議簡介
Modbus協(xié)議是一種適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的主從式串口通訊協(xié)議，它采用查詢通訊方式進(jìn)行主從設(shè)備的信息傳輸，可尋址1-247個設(shè)備地址范圍。協(xié)議包括廣播查詢和單獨(dú)設(shè)備查詢兩種方式，二者區(qū)別就是廣播查詢不需要從設(shè)備回應(yīng)信息，主、從設(shè)備查詢通訊過程見如圖2所示：
圖2 Modbus主、從設(shè)備查詢響應(yīng)
Modbus協(xié)議常用功能碼如圖3所示：
圖3 Modbus協(xié)議常用功能碼
Modbus協(xié)議有兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式較ASCII模式能傳輸更多的數(shù)據(jù)，所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)大都采用RTU模式。RTU模式下的信息傳輸報文格式如圖4所示：
圖4 Modbus RTU信息報文格式
它沒有起始位和停止位，而是由至少3.5個字符間隔時間作為信息的起始和結(jié)束標(biāo)志。信息幀所有字符位由16進(jìn)制字符0-9、A-F組成。
Modbus RTU通訊協(xié)議幀結(jié)構(gòu)如圖5所示：
圖5 RTU通訊協(xié)議幀格式
Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數(shù)據(jù)示例：主設(shè)備查詢?nèi)鐖D6所示：
圖6 主設(shè)備查詢格式
Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數(shù)據(jù)示例：從設(shè)備響應(yīng)如圖7所示：
圖7 從設(shè)備響應(yīng)格式
四、智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊SS-431的配置軟件SS-123
1、使用配套軟件設(shè)置SS-431的子網(wǎng)相關(guān)參數(shù)和命令
2、先雙擊按鈕讓網(wǎng)關(guān)進(jìn)入配置狀態(tài)，打開配置軟件SS-123（見產(chǎn)品光盤或者訪問公司網(wǎng)站www.sibotech.net下載）
3、PLC與SS-431通訊，SS-431選擇Modbus從站模式，如下圖所示：
紅色標(biāo)記處為從站地址，需要進(jìn)行填寫；其他參數(shù)根據(jù)用戶所需自行設(shè)置。
4、SS-431與設(shè)備通信，SS-431選擇通用模式，如下圖所示：
對于串口協(xié)議1和串口協(xié)議2，需要設(shè)置通信方式為問答式；對于串口協(xié)議3，需要設(shè)置通信方式為接收式。
五、PLC讀取現(xiàn)場設(shè)備和儀表數(shù)據(jù)
PLC通過SS-431讀寫現(xiàn)場串口設(shè)備數(shù)據(jù)。SS-431的兩個串口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通過“映射”關(guān)系來建立。在SS-431中有兩塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，一塊是輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（1K字節(jié)），另一塊是輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（1K字節(jié)）。
SS-431讀取的數(shù)據(jù)放入到輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，供Modbus主站讀取。Modbus主站寫入的數(shù)據(jù)放入輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，SS-431從輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)，通過寫命令輸出到相應(yīng)的現(xiàn)場設(shè)備或儀表中。
六、結(jié)束語
在該系統(tǒng)中，智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊SS-431起到了Modbus Hub的作用，分擔(dān)PLC與多個Modbus設(shè)備通信的負(fù)荷，提高PLC的使用效率，并整合這些設(shè)備的離散數(shù)據(jù)區(qū)到連續(xù)的數(shù)據(jù)區(qū)，提高Modbus協(xié)議通信的效率。
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