SS-431作為Modbus Hub的應用

摘要：介紹帶有Modbus通信接口的PLC與多個具有Modbus協(xié)議的串口設備之間的通信。泗博自動化的智能串口協(xié)議轉換模塊SS-431在其中的應用。

關鍵詞：Modbus協(xié)議 整合Modbus設備 Modbus Hub 數(shù)據(jù)采集

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

一．            引言

現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，不斷促進著自動化控制技術及設備通信技術的創(chuàng)新和發(fā)展。當前，PLC、DCS、智能儀表等已廣泛應用到現(xiàn)場生產控制系統(tǒng)中，并發(fā)展到由上述設備相互協(xié)同、共同面向整個生產過程的分布式工業(yè)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線通信技術至關重要。本文將多個Modbus串口設備通過SS-431的數(shù)據(jù)采集轉換為一個Modbus從站，方便PLC的數(shù)據(jù)讀取和控制。

二．            SS-431使多個Modbus設備如同一個設備被訪問

SS-431智能串口協(xié)議轉換模塊整合多個Modbus協(xié)議設備，使多達近百個Modbus設備如同一個設備那樣被訪問。SS-431的一個串口設置成Modbus從站，另一個串口設置成Modbus主站，這個主站下接有多個Modbus從站設備。PLC只需訪問SS-431一個設備即可讀寫下面多個Modbus從站設備的數(shù)據(jù)。如下圖1所示：

圖1：系統(tǒng)結構圖

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)控制領域的主從式串口通訊協(xié)議，它采用查詢通訊方式進行主從設備的信息傳輸，可尋址1-247個設備地址范圍。協(xié)議包括廣播查詢和單獨設備查詢兩種方式，二者區(qū)別就是廣播查詢不需要從設備回應信息，主、從設備查詢通訊過程見如圖2所示：

圖2 Modbus主、從設備查詢響應

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)網絡大都采用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束標志。信息幀所有字符位由16進制字符0-9、A-F組成。

    Modbus RTU通訊協(xié)議幀結構如圖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：主設備查詢如圖6所示：

圖6 主設備查詢格式

Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數(shù)據(jù)示例：從設備響應如圖7所示：

圖7 從設備響應格式

四．            智能串口協(xié)議轉換模塊SS-431的配置軟件SS-123

1 使用配套軟件設置SS-431的子網相關參數(shù)和命令

2 先雙擊按鈕讓網關進入配置狀態(tài)，打開配置軟件SS-123（見產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：

紅色標記處為從站地址，需要進行填寫；其他參數(shù)根據(jù)用戶所需自行設置。

4 SS-431與設備通信，SS-431選擇Modbus主站模式，如下圖所示：

在Modbus主站模式下，用戶可以在子網中配置多個節(jié)點，并且可配置多條命令。

五．            PLC讀取現(xiàn)場設備和儀表數(shù)據(jù)

PLC通過SS-431讀寫現(xiàn)場串口設備數(shù)據(jù)。SS-431的兩個串口之間的數(shù)據(jù)轉換通過“映射”關系來建立。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PLC讀取。PLC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的現(xiàn)場設備或儀表中。

六．            結束語

在該系統(tǒng)中，智能串口協(xié)議轉換模塊SS-431起到了Modbus Hub的作用，分擔PLC與多個Modbus設備通信的負荷，提高PLC的使用效率，并整合這些設備的離散數(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。