Modbus設備在機房溫度監控系統中的應用

白興甫

摘要：隨著信息化的發展，Modbus設備應用越來越廣泛，本文介紹了Modbus 通信協議、Modbus 串行鏈路協議、MODBUS/TCP 協議，并結合工作實際介紹了一些標準Modbus模塊：ioLogik E2000、MB3280、DAM-3601等，以及這些模塊的使用方法和注意事項。

關鍵詞：Modbus；協議；模塊

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）22-0193-02

Abstract： With the development of informatization， application of Modbus device is more and more widely， this paper introduces the Modbus communication protocol， Modbus serial link protocol， Modbus/TCP protocol， and connecting with the actual work introduces some standard Modbus modules： ioLogik E2000， MB3280， DAM - 3601， and the use of these module method and the matters needing attention.

Key words： Modbus； protocol； module

1 概述

隨著科學技術的發展，也隨著無線局對信息化的重視，大功率短波發射機房內的設備自動化程度越來越高，發射機自動化系統、天線自動化系統以及附屬設備溫度自動控制系統普遍應用。在附屬設備溫度自動控制系統開發過程中，采用廠商的標準Modbus模塊能大大縮短系統開發過程，本文結合實際開發過程，針對一些模塊的使用與大家探討交流。

2 Modbus協議介紹

Modbus 通信協議是 Modicon 公司在1979年開發的一種通信協議，是一個請求應答的協議，也是一種串行的、非同步的通訊協議，支持傳統的RS-232、RS-422、RS-485和以太網設備。MODBUS 是一項應用層報文傳輸協議， 用于在通過不同類型的總線或網絡連接的設備之間的客戶機/服務器通信。Modbus 通信協議是一種真正開放、標準的、免收許可費的網絡通信協議，現已成為一種公認的通用工業標準?；贛odbus 協議，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，從而可以集中監控。

MODBUS 協議允許在各種網絡體系結構內進行簡單通信。各種設備包括PLC、HMI、驅動程序、動作控制、輸入/輸出設備都能使用 MODBUS協議來啟動遠程操作。這些設備可以在串行鏈路和以太 TCP/IP 網絡的 MODBUS 上進行通信。通過使用網關設備可以使不同的設備在使用 MODBUS 協議的總線或網絡之間進行通信。Modbus 協議有 2 種傳輸模式即 RTU 模式和 ASCII 模式，一般工業智能設備都是采用 RTU 模式的Modbus 協議。

Modbus 串行鏈路協議是一個主-從協議。在同一時刻，只有一個主節點連接于總線，一個或多個子節點 （最大編號為 247 ） 連接于同一個串行總線。由主節點發起通信，子節點在沒有收到來自主節點的請求時，從不會發送數據。子節點之間不會互相通信。

Modbus串行鏈路協議上幀格式如圖1所示，地址域為子節點地址，功能碼指明服務器要執行的動作，后面跟有表示含有請求和響應參數的數據域。

在 TCP/IP 上的MODBUS 協議是一種報文傳輸服務，提供以太網上設備之間的客戶機/服務器通信，MODBUS 通信前需要建立客戶機與服務器之間的 TCP 連接，通信使用一種專用報文頭識別 MODBUS 應用數據單元，這種報文頭稱為 MBAP 報文頭。幀格式如圖2所示。

3 典型模塊介紹

3.1 MOXA 以太網RTU控制器 ioLogik E2200

ioLogik E2000系列產品是一種新型的以太網RTU控制器，是一種智能以太網遠程I / O設備，可以連接傳感器和開/關，基于PC進行數據采集與設備控制，通過基于事件的PUSH通信方式，實現實時數據采集和報警。E2212配備有8路可設置的 DI/O 通道， 有最簡單的本地控制邏輯程序Click&GO，Click&GO還支持一個特殊功能，即“繼電器計數”，可以提供繼電器開關的計數，實現繼電器報廢提醒功能，當繼電器快要報廢時，事先提前通知維護人員替換繼電器從而避免系統失效。

在機房附屬設備溫度控制系統中，E2212可用來控制風機、百葉窗等的開關和證實。使用E2212時要使用配置軟件進行IP地址設定，在程序中建立SOCKET連接后，就可以發送相關命令進行設備控制和檢測。

開命令：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06， 0x01， 0x05， 0x00，0x01，0xFF，0x00

MBAP 報文頭設備地址 功能碼寫 通道01 狀態：ON

關命令：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06，0x01，0x05，0x00，0x01，0x00，0x00

查詢開關狀態命令：

0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06， 0x01， 0x02， 0x00，0x00，0x00，0x08

MBAP 報文頭 設備地址 讀輸入 首地址 讀8個

3.2 標準的Modbus網關MB3280

MB3280是標準的Modbus網關，它可以完成Modbus TCP和Modbus RTU/ASCII協議之間的轉換。同時支持16個Modbus TCP master連接，每個端口可以連接31個RTU/ASCII slaves設備，對于RTU/ASCII master最大可以支持 32個TCP slave。是為快速整合Modbus TCP和RTU/ASCII 網絡而設計的，使用MB3280，Modbus串口slave設備可以無縫地整合到現有的Modbus TCP網絡中，并且Modbus TCP slave也可以和serial master正常通訊，使用MB3280最多可以管理62個串口slave節點，可以為每個通道的Modbus RTU或Modbus ASCII 配置不同的波特率，允許不同的Modbus網絡整合到一個Modbus TCP網絡上來。

在機房附屬設備溫度控制系統中，利用MB3280的網關轉換功能，可以把串口485的設備例如變頻器、溫度采集模塊等轉接到以太網中，方便現場布線，原有的設備控制命令只需要加上MBAP 報文頭即可正常使用。

3.3 溫度采集模塊DAM-3601

DAM-3601是一種遠程數字化溫度采集系統，可同時連接128個數字溫度傳感器（共8通道，每路最多16個），以RS485方式同上位機通訊。模塊采用DC/24V直流供電，帶電源極性保護，測溫范圍：-55～+125℃，測溫距離：≤200m。DAM-3601可使用廠家提供的軟件進行模塊地址的修改、傳感器編號、溫度查看等，也可以在程序中發送相關的命令進行溫度的采集。

DAM-3601和數字溫度探頭DS18B20配合使用可用來測量環境溫度，DS18b20傳感器與模塊之間的導線連接應選用絞線連接，如果現場環境電磁干擾比較大，應選用帶屏蔽的絞線進行連接，距離超過50米，需要提供單獨的5V電源。如果DAM-3601與計算機的485串口連接，發送的相關命令為：

查詢溫度命令： 0x01， 0x03， 0x00，0x00， 0x00，0x08

模塊地址 讀 探頭首地址 讀8個探頭

若DAM-3601通過網關MB3280連接到計算機，查詢命令需要加上MBAP 報文頭。

查詢溫度命令為：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06，0x01，0x03，0x00，0x00，0x00，0x08

3.4 串口聯網服務器

串口服務器能夠將RS-232/485/422串口轉換成TCP/IP網絡接口，使得串口設備能夠立即具備TCP/IP網絡接口功能，連接網絡進行數據通信。串口服務器與網關不同，串口服務器的串口只能連接一個串口設備，與設備連接后，控制命令與原來一樣。

3.5 DS18B20

DS18B20是常用的數字智能溫度傳感器，具有抗干擾能力強，精度高的特點。DS18B20溫度傳感器接線方便，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，最多只能并聯8個，實現組網多點測溫，測溫范圍：-55℃～+125℃。

4 結束語

MODBUS 協議應用相關的模塊還有很多，但是只要模塊遵守MODBUS 協議，使用方法和控制命令就相似。使用這些標準模塊，可以快速的開發溫度控制系統，從而實現對發射機房附屬設備的自動，使發射機更加穩定運行。

參考文獻：

[1] 李喜東，劉波濤，劉剛.Modbus RTU串行通訊協議在工業現場的應用[J].自動化技術與應用，2005，24（7）：73-76.

[2] ABB公司，Modicon Modbus協議[Z].2002.