基于Modbus通讯协议的Rs.docx

基于Modbus通讯协议的Rs基于Modbus通讯协议的Rs-485总线在配电自动化控制系统中的应用ronggang导语：本文介绍了基于Modbus通讯协议的Rs-485总线在配电控制系统中的整体构造，并且重点阐述了Rs-485总线现场智能节点的硬件电路实现及软件流程设计的方法摘要：本文介绍了基于Modbus通讯协议的Rs-485总线在配电控制系统中的整体构造，并且重点阐述了Rs-485总线现场智能节点以正泰电器股份公司消费的NST1-H型智能控制器为例的硬件电路实现及软件流程设计的方法。关键词：Modbus协议;Rs-485总线;智能控制器随着输配电自动化程度越来越高，传统的输配电操纵和控制方式已不再适应当今的开展要求，自动化控制系统得到越来越多的运用。RS-485因硬件设计简单、控制方便、本钱低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制等领域。因此针对当前输配电行业的设备现状和开展需要，本文将介绍一种基于MODBUS通讯协议的Rs-485总线技术进展通讯的智能断路器控制系统。控制系统整体构造基于Rs-485总线的配电自动化控制系统由智能断路器、监控计算机和Rs-485控制网络3局部构成。智能断路器是直接面向运行现场的智能节点，其核心控制器件智能控制器，主要功能是收集现场电流、电压、频率及功率因素等数值，按照一定的控算方法对配电控制回路的断路器进展控制操纵;将现场检测到的电流、电压、断路器分合闸状态等信息通过Rs-485总线通讯网络传送至监控机，并实时处理监控机下传的遥控分/合闸等各种命令。监控计算机的主要功能是对现场智能节点的运行参数进展实时检测，获得现场运行数据，监测系统状态异常，并根据故障信息发出相应的报警信号;以友好的图形界面直观指示当前各智能断路器的运行状况及参数信息;实现故障记录治理，并实现远程控制智能断路器分/合闸功能。Rs-485控制网络局部主要由Rs-485通讯接口、通讯介质、接口电路、Modbus通讯协议及相应的通讯软件组成。Rs-485通讯接口实现智能节点与监控计算机之间的串行连接;Modbus通讯协议制定了消息域格局和内容的公共格式，为智能节点与监控计算机之间提供通讯规约;通讯介质为双绞线，负载连接在A、B线之间。现场智能节点设计为了深化讲明Rs-485总线接口在输配电自动化系统中的应用，本文以浙江正泰电器股份公司消费的NST1-H智能控制器为例，扼要介绍该智能控制器的总体设计，并给出实现Rs-485通讯的硬件电路和软件流程图。现场智能节点总体构造如前所述，智能控制器在自动控制系统中需完成现场数据收集和处理、控制器各执行器件的控制及与远程监控计算机之间的通讯等主要工作，因此智能控制器的设计是整个系统的关键局部。其构造框图如图1所示。考虑到可靠性、性价比等因素，智能控制器CPU采用三菱系列单片机M30201。智能控制器设计采用构造化设计方法，包括四大局部：RS-485通讯接口电路局部、电源治理局部、信号输出执行局部、I/O接口局部。其中I/O接口局部包括现场数据收集、键盘输入与显示和执行器的控制信号输出等工作。下面扼要介绍RS-485通讯接口电路的硬件实现。智能控制器Rs-485接口电路设计在某些工业控制领域，由于现场情况特别复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。固然Rs-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的才能，但当共模电压超过Rs-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或者小于-7V时，接收器就无法正常工作，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。为消除此问题，增强智能控制器在通讯中的抗干扰才能，本设计采用二次集成芯片MAX1480进展信号隔离，接口电路如图2所示。本设计的异步通讯数据以字节的方式传送，在每一个字节传送之前，先要通过一个低电平起始位实现握手。为防止干扰信号误触发RO接收器输出产生负跳变，使接收端MCU进入接收状态，在RO脚外接3k上拉电阻;P3.4与DE脚之间通过74HC86实现反相控制，以防止MCU上电时对总线的干扰。MODBUS通讯协议及编程本设计采用Modbus通讯协议的RTU通讯形式，消息发送至少要以3.5个字符时间的停顿间隔开场。网络设备不断侦测网络总线，包括停顿间隔时间内。当第一个域地址域接收到，每个设备都进展解码以判定是否发往自己的。一个典型的消息帧如下所示：起始位设备地址功能代码数据CRC校验完毕符。监控计算机通过将要联络的智能控制器的地址放入消息中的地址域来选通智能控制器。当智能控制器发送回应消息时，它把自己的地址放入回应的地址域中，以便监控计算机知道是哪一个设备做出回应。地址0是用作播送地址，以使所有的智能控制器都能认识。当消息从监控计算机发往智能控制器时，功能代码域将告之智能控制器需要执行哪些行为。在这里主要使用到2种功能码，03H：读存放器数据;06H：写存放器数据。读存放器的内容包括开关分/合闸状态、当前电流值、电压值、故障记录值等。智能控制器回应时，它使用功能代码域来指示是正常回应无误还是有某种错误发生称作异议回应。对正常回应，智能控制器仅回应相应的功能代码。对异议回应，智能控制器返回一等同于正常代码的代码，并将功能代码首位置为逻辑1。例如：一从监控计算机发往智能控制器的消息要求读一组保持存放器，将产生如下功能代码：00000011十六进制03H对正常回应，智能控制器仅回应同样的功能代码。对异议回应，它返回：10000011十六进制83H除功能代码因异议错误作了修改外，智能控制器将一独特的代码放到回应消息的数据域中，监控计算机应用程序得到异议的回应后重发信息，直到智能控制器可以正确响应;通过写存放器可实现开关遥控分/合闸控制及更改智能控制器系统参数等功能。在最后一个传输字符之后，一个至少3.5个字符时间的停顿标定了消息的完毕，一个新的消息可在此停顿后开场，假如停顿时间小于3.5个字符时就会引起CRC校验错误。在程序中设置一个帧计时器，当线路上有数据时就刷新该计时器，线路空闲时那么停顿刷新，计时时间到达3.5帧时计时器被软件去除，而下一帧那么为地址帧，限于篇幅关系，下面简单给出MODBUS通讯中智能控制器查询发送处理程序流程图图3和接收中断处理程序流程图图4。align=center/align由于Modbus编程主要需处理好CRC校验码的生成及数据包开场标志的测试，下面给出CRC校验码的生成流程，见图5。Modbus协议是目前得到广泛应用的通讯协议，而其构筑的硬件平台Rs-485总线具有硬件设计简单、控制方便、本钱低廉等优点，在工控自动化系统中将得到越来越多的应用。参考文献：（CAN总线在啤酒发酵经过控制系统中的应用）何用辉黄耀志（Modbus通讯协议及编程）朱小襄