摘 要 本文主要介紹了Modbus 的通信功能， 以及Modbus 的通訊總線在智能配電電力監(jiān)控系統(tǒng)電量檢測(cè)的應(yīng)用。

　　1 序言

　　在工礦及企事業(yè)單位生產(chǎn)過(guò)程中，維持廠用電的穩(wěn)定、安全至關(guān)重要，因此加強(qiáng)對(duì)供電系統(tǒng)的監(jiān)控，尤為必要。傳統(tǒng)的供電監(jiān)控都是在變配電室安排專人檢查，實(shí)行三班倒即輪流值班工作制度，1 天24 小時(shí)不離人，既浪費(fèi)人力，又不安全。新的輸配電系統(tǒng)期望在無(wú)人或少人值班的情況下，能自動(dòng)記錄電力參數(shù)的變異，掌握電力運(yùn)轉(zhuǎn)的品質(zhì)。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，可以迅速掌握故障所在，減少查詢時(shí)間，加速恢復(fù)正常供電。丹東華通測(cè)控有限公司生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表構(gòu)成的供電監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)電壓互感器和電流互感器監(jiān)測(cè)三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率等遙信、遙測(cè)、遙脈值。該監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)外接RS485 接口，采用Modbus RTU 通訊協(xié)議，通過(guò)屏蔽雙絞線以總線方式與網(wǎng)絡(luò)電力儀表相聯(lián)系。如果上位機(jī)不帶RS485 接口，而只有RS232 接口，可通過(guò)RS232/485 轉(zhuǎn)換器連接。

　　2 Modbus RTU 通信協(xié)議

　　Modbus RTU 通訊協(xié)議是Modicon 公司的注冊(cè)商標(biāo)，采用主從問(wèn)答方式工作，是目前國(guó)際智能化儀表普遍采用的主流通訊協(xié)議之一[1]。Modbus RTU 通訊協(xié)議有兩種傳輸模式，分為RTU 模式和ASCII 模式，其中RTU 模式信息幀中的8 位數(shù)據(jù)包括兩個(gè)4 位16 進(jìn)制字符，相對(duì)于ASCII模式，RTU 模式表達(dá)相同的信息需要較少的位數(shù)，且在相同通訊速率下具有更大的數(shù)據(jù)流量。因此通常情況下，一般工業(yè)智能儀器儀表都是采用RTU 模式。丹東華通測(cè)控有限公司生產(chǎn)的電力儀表大都采用Modbus RTU 通訊協(xié)議，允許一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)從機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在其生產(chǎn)的PDM803 系列儀表通訊系統(tǒng)中，主機(jī)是微機(jī)（PC、工控機(jī)或PLC）， 從機(jī)是PDM803 型系列儀表。在該分散通訊系統(tǒng)中，允許總線掛接儀表多達(dá)32 塊，通訊距離可達(dá)到1200m。通訊方式采用主機(jī)請(qǐng)求，從機(jī)應(yīng)答，即：主機(jī)提出命令請(qǐng)求，從機(jī)接收數(shù)據(jù)后作數(shù)據(jù)分析，如果數(shù)據(jù)滿足通訊規(guī)約，從機(jī)作數(shù)據(jù)響應(yīng)。

　　主從機(jī)間的通訊約定：主機(jī)發(fā)送的每一幀數(shù)據(jù)由四個(gè)部分組成，分別為從機(jī)地址、命令字、信息字、校驗(yàn)碼。

　　從機(jī)地址（1 個(gè)字節(jié)）是從機(jī)設(shè)備號(hào)，主機(jī)利用從機(jī)地址來(lái)識(shí)別進(jìn)行通訊的從機(jī)設(shè)備，表明用戶設(shè)置地址的從機(jī)將接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的信息。每個(gè)從機(jī)都必須有的地址碼，并且只有符合地址碼的從機(jī)才能響應(yīng)回送。命令字（1 個(gè)字節(jié)）是主機(jī)發(fā)送的功能碼，告訴從機(jī)執(zhí)行什么任務(wù)。信息字（N 個(gè)字節(jié)）包括進(jìn)行兩機(jī)通訊中各種數(shù)據(jù)地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)信息。校驗(yàn)碼（2 個(gè)字節(jié)）用于檢測(cè)數(shù)據(jù)通訊錯(cuò)誤，采用循環(huán)冗余碼CRC16。主機(jī)利用通訊命令，可以進(jìn)行讀取點(diǎn)（保持寄存器）或返回值（輸入寄存器）的操作。保持寄存器和輸入寄存器都是16 位（2 字節(jié)，即1 個(gè)字）值，并且高位在前，這樣寄存器中相同數(shù)據(jù)區(qū)域可以是字地址表示，也可以是字節(jié)地址表示。若是字地址，主機(jī)就必須以字方式（通過(guò)WORD 地址）發(fā)送命令給寄存器； 若是字節(jié)地址，主機(jī)就必須以字節(jié)方式（通過(guò)BYTE地址）發(fā)送命令給寄存器。在上述兩種方式下，若通訊正常，則從機(jī)返回相同的數(shù)據(jù)；但若字地址與字節(jié)地址搞反將會(huì)得到錯(cuò)誤結(jié)果或得不到從機(jī)響應(yīng)。Modbus 通訊系統(tǒng)中以字節(jié)方式通訊為主。

　　使用PDM803 型網(wǎng)絡(luò)電力儀表時(shí)，首先要進(jìn)行通訊參數(shù)的設(shè)置：通過(guò)儀表上的編程鍵盤(pán)對(duì)儀表進(jìn)行通訊參數(shù)設(shè)置：

　　（1）儀表地址：設(shè)置通訊網(wǎng)絡(luò)中從機(jī)（儀表）地址號(hào)，可以設(shè)置為1 ?247。

　　（2）通訊速度：設(shè)置通訊網(wǎng)絡(luò)中通訊速度，可選擇通訊速度（波特率）為2400、4800、9600、19200、38400bps。下位機(jī)與上位機(jī)的通信波特率一般可自由設(shè)定，但必須保證上下機(jī)的通信波特率對(duì)應(yīng)匹配。

　　（3）數(shù)據(jù)格式：設(shè)置通訊網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)格式：1 個(gè)起始位，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，1 個(gè)停止位，可選擇無(wú)校驗(yàn)位、奇校驗(yàn)位、偶校驗(yàn)位。

　　（4）通訊協(xié)議：可選擇字通訊或字節(jié)通訊。

　　為了更進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，丹東華通測(cè)控有限公司提出3+2 分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在監(jiān)控計(jì)算機(jī)與從站（電力儀表）之間增加網(wǎng)絡(luò)通訊控制器，網(wǎng)絡(luò)連接示意圖如圖1 所示。組網(wǎng)儀表通訊線連接（RS485 ：A+,B-）如圖2 所示，連接線建議采用屏蔽雙絞線，同時(shí)屏蔽雙絞線要單端接地，以減少現(xiàn)場(chǎng)干擾。增加終端電阻Z0=120Ω 可減少反射干擾，建議在通訊速度快（9600）或通訊距離較遠(yuǎn)的情況下（>700m）的情況下連接。

圖1 網(wǎng)絡(luò)連接示意圖

 維庫(kù)PDF：基于MODBUS的通信協(xié)議在智能配電電力系統(tǒng)中的應(yīng)用.rar

參考文獻(xiàn):

[1]. RS485  datasheet http://hbjingang.com/datasheet/RS485+_585289.html.
[2]. RS232  datasheet http://hbjingang.com/datasheet/RS232+_585128.html.
[3]. PLC datasheet http://hbjingang.com/datasheet/PLC_1248813.html.