實現(xiàn)一個/一組串口設(shè)備通過SS-431變成Modbus設(shè)備

——泗博自動化通用串口轉(zhuǎn)Modbus轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用

摘要：介紹帶有Modbus通信接口的PLC與3種非Modbus協(xié)議的串口設(shè)備實現(xiàn)通信的方法，泗博自動化的智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊SS-431在其中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Modbus 通用串口 串口協(xié)議 串口通信 協(xié)議轉(zhuǎn)換

多種非Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)Modbus  Modbus Hub  定制協(xié)議  智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，串口轉(zhuǎn)modbus

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。本文就非Modbus連接到Modbus網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)采集和控制，泗博自動化的智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊SS-431正是起到這關(guān)鍵的作用。

二．            SS-431將非Modbus設(shè)備轉(zhuǎn)換成Modbus設(shè)備

SS-431智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊使用通用模式與這些非Modbus協(xié)議串口設(shè)備建立通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)采集和控制。SS-431的另一側(cè)設(shè)置為Modbus從站，與帶有Modbus主站接口的PLC或工控機(jī)等控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向交換。如下圖1所示：

圖1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

       上圖中有三種非Modbus協(xié)議的串口設(shè)備，串口協(xié)議1、串口協(xié)議2和串口協(xié)議3是三種不同的通信協(xié)議，其中串口協(xié)議1和串口協(xié)議2的通信方式為問答式通信，串口協(xié)議3是設(shè)備有數(shù)據(jù)時立即發(fā)送數(shù)據(jù)的通信方式。

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扮演了二種角色：建立Modbus從站和PLC之間的通信；非Modbus協(xié)議串口設(shè)備和SS-431之間的通信。自本通信系統(tǒng)運(yùn)行以來，整個系統(tǒng)通訊正常，有效保證了整個控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。使用泗博自動化的智能串口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊SS-431可以極大地方便自動化工業(yè)現(xiàn)場的控制和操作。