基于Modbus網(wǎng)通信技術(shù)的研究和應(yīng)用

1、研究報告基于MODBUS通信技術(shù)的研究和應(yīng)用調(diào)度室二0一一年十一月二十五日項目主創(chuàng)人員：馬迅項目參與人員：楊訪明 陳召奎 王賓目 錄1 概述42 實施方案（以主井為例）52.1 結(jié)構(gòu)52.2 網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)置63 上位提取94 結(jié)論12基于Modbus通信技術(shù)的研究和應(yīng)用1 概述主副井高壓進線柜以及主通風(fēng)機進線柜以及變頻器進線共計8塊儀表，采用的是ACR系列網(wǎng)絡(luò)多功能儀表，它集成全部電力參數(shù)的測量（如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數(shù)）以及全面的電能計量和考核管理。同時它具有多種外圍接口功能，如RS485通信接口，采用Modbus-RTU協(xié)議滿足通信聯(lián)網(wǎng)的需要。

2、在主副井在線監(jiān)測子系統(tǒng)、主通風(fēng)機房在線監(jiān)測子系統(tǒng)中需接入電力儀表的參數(shù)，之前電力儀表參數(shù)（如電度、電流以及功率因數(shù)等）均未上傳上位畫面。主副井提升系統(tǒng)以及主通風(fēng)機房采用的S7-300系列PLC，電力儀表支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU協(xié)議，可以利用西門子Profibus-dp通信進行提取儀表參數(shù)。此種方法是需要編寫大量的程序，而且需要大量時間調(diào)試通信，考慮到主副井提升的重要性，不宜采用此種方法；另一種方法采用通信管理機，但是價格較為昂貴。基于以上各種因素和條件，我們考慮通過采用Modbus網(wǎng)關(guān)軟件，通過查看各種資料，我們選擇MOXA智能網(wǎng)關(guān)，一方面MOXA網(wǎng)關(guān)有免費的網(wǎng)關(guān)軟件，另一方面硬件簡單易用

3、不需任何驅(qū)動。此網(wǎng)關(guān)軟件能將RTU協(xié)議轉(zhuǎn)換為TCP協(xié)議。2 實施方案（以主井為例）2.1 結(jié)構(gòu)主井高壓柜進線兩個ACR多功儀表采用RS485通信進行互聯(lián)，支持ModBus Rtu通訊協(xié)議，由Moxa網(wǎng)關(guān)將RTU轉(zhuǎn)換為TCP接入工業(yè)環(huán)網(wǎng)為數(shù)據(jù)采集服務(wù)器提供數(shù)據(jù)。設(shè)置電表的站地址。1#進線電度表站地址01、波特率9600；2#進線電度表站地址02、波特率9600；Moxa網(wǎng)管IP分配為：10.10.100.42、配置密碼42。整體網(wǎng)絡(luò)連接圖如下： 通過上圖可以看出通過MOXA網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為TCP吸引送至主井交換機，從而在相同的VLAN（自動化專用VLAN）經(jīng)過軟件配置，都可以采集電度表中的所有電力參數(shù)

4、。2.2 網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)置Mgate Manager軟件為MOXA公司免費的網(wǎng)關(guān)軟件，安裝簡單快捷。1、安裝完后，打開提示以下畫面。圖2.1 MOXA網(wǎng)關(guān)軟件主界面2、點擊Broadcst searchs搜索網(wǎng)絡(luò)中的Moxa網(wǎng)關(guān)圖2.2 搜索到網(wǎng)關(guān)軟件的畫面3、此時可以看到主井MOXA網(wǎng)關(guān)的IP地址圖2.3 搜索后的畫面4、選擇要設(shè)置的網(wǎng)管，雙擊進入到設(shè)置項如下圖：設(shè)置網(wǎng)關(guān)IP為10.10.100.42；Netmask：255.255.255.0；Gateway：10.10.100.1；不需設(shè)置DNS。5、點擊Serial顯示以下畫面設(shè)置波特率與儀表相同。硬件連線方式485兩線制。點擊OK保存退出

5、，完成。 3 上位提取綜合自動化平臺數(shù)據(jù)庫采用先進的IFIX軟件，其內(nèi)置免費的MODBUS驅(qū)動軟件，也就是MBE驅(qū)動。1、打開I/O Driver Server軟件選擇Use Local Serve（本地點擊連接）,顯示以下畫面2、添加通訊通道，如下選擇本機使用的網(wǎng)卡，Enable使能。3、添加通訊設(shè)備，名稱、IP、站號2、使能enable。 4、添加讀寫的數(shù)據(jù)塊；開始地址以及長度或者結(jié)束地址；使能Enable。 5、點擊啟動以及監(jiān)視數(shù)據(jù)。Data顯示Good，通信正常。6、點擊Data Monitor可以監(jiān)視采集到的數(shù)據(jù)。圖中40036為Modbus代碼，轉(zhuǎn)換為十六進制為0024H，由于AC

6、R儀表的地址從0000H開始提取，而我們設(shè)計從0001H開始；所以40036對應(yīng)儀表中的地址為0025H，查看地址可知上圖數(shù)據(jù)以次為UA、UB、UC、UAB、UBC、UAC、IA、IB、IC、PA等。需要提醒注意的是，此時讀取的數(shù)據(jù)不是最終的數(shù)據(jù)，真實的數(shù)據(jù)需要通過計算轉(zhuǎn)換獲得：如電流的計算。Val_s= Val_t×10（DCT-4），單位A，DCT從0023H低字節(jié)中讀出，為3。4 結(jié)論 此項技術(shù)的應(yīng)用成功解決了主副井、主通風(fēng)機電力儀表參數(shù)的提取。為我礦以后的電力監(jiān)控系統(tǒng)提出了一條新的思維方式，利用強大的IFIX組態(tài)軟件，以及國際流行的網(wǎng)關(guān)軟件，系統(tǒng)擴展方便。只要是標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議，均可以成功提取各類參數(shù)，同時節(jié)點地址不受網(wǎng)關(guān)的限制。對于電力儀表數(shù)量不多、地點較為分散的地點，可以考慮采用此種方