modebus協議教程無數次

在本章主要講述如何利用軟件通過通訊口來操控該系列儀表。本章內容的掌握需要您具有MODBUS協議的知識儲備并且通讀了本冊其它章節(jié)所有內容，對本產品功能和應用概念有較全面了解。本章內容包括：MODBUS協議簡述，通訊應用格式詳解，本機的應用細節(jié)及參量地址表。MODBUS協議簡述ACRXXXE系列儀表使用的是MODBUS-RTU通訊協議，MODBUS協議詳細定義了校驗碼、數據序列等，這些都是特定數據交換的必要內容。MODBUS協議在一根通訊線上使用主從應答式連接（半雙工），這意味著在一根單獨的通訊線上信號沿著相反的兩個方向傳輸。首先，主計算機的信號尋址到一臺唯一的終端設備（從機），然后，終端設備發(fā)出的應答信號以相反的方向傳輸給主機。MODBUS協議只允許在主機（PC，PLC等）和終端設備之間通訊，而不允許獨立的終端設備之間的數據交換，這樣各終端設備不會在它們初始化時占據通訊線路，而僅限于響應到達本機的查詢信號。查詢—回應周期1.2.1查詢查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執(zhí)行何種功能。數據段包含了從設備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設備讀保持寄存器并返回它們的內容。數據段必須包含要告之從設備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。1.2.2回應如果從設備產生一正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應。數據段包括了從設備收集的數據：如寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時數據段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內容是否可用。1.3傳輸方式傳輸方式是指一個數據幀內一系列獨立的數據結構以及用于傳輸數據的有限規(guī)則，下面定義了與MODBUS協議-RTU方式相兼容的傳輸方式。每個字節(jié)的位：1個起始位8個數據位，最小的有效位先發(fā)送無奇偶校驗位1個停止位錯誤檢測（Errorchecking）：CRC（循環(huán)冗余校驗）1.4協議當數據幀到達終端設備時，它通過一個簡單的—端口”進入被尋址到的設備，該設備去掉數據幀的—信封”（數據頭），讀取數據，如果沒有錯誤，就執(zhí)行數據所請求的任務，然后，它將自己生成的數據加入到取得的—信封”中，把數據幀返回給發(fā)送者。返回的響應數據中包含了以下內容：終端從機地址(Address)、被執(zhí)行了的命令(Function)、執(zhí)行命令生成的被請求數據(Data)和一個校驗碼(Check)。發(fā)生任何錯誤都不會有成功的響應，或者返回一個錯誤指示幀。1.4.1數據幀格式AddressFunctionDataCheck8-Bits8-BitsNx8-Bits16-Bits1.4.2地址(Address)域地址域在幀的開始部分，由一個字節(jié)(8位二進制碼)組成，十進制為0?255,在我們的系統中只使用1~247,其它地址保留。這些位標明了用戶指定的終端設備的地址，該設備將接收來自與之相連的主機數據。每個終端設備的地址必須是唯一的，僅僅被尋址到的終端會響應包含了該地址的查詢。當終端發(fā)送回一個響應，響應中的從機地址數據便告訴了主機哪臺終端正與之進行通信。1.4.3功能(Function)域功能域代碼告訴了被尋址到的終端執(zhí)行何種功能。下表列出了該系列儀表用到的功能碼，以及它們的意義和功能。代碼意義行為03讀數據寄存器獲得一個或多個寄存器的當前二進制值16預置多寄存器設定二進制值到一系列多寄存器中(不對ACRXXXE開放)

1.4.4數據1.4.4數據(Data)域數據域包含了終端執(zhí)行特定功能所需要的數據或者終端響應查詢時采集到的數據。這些數據的內容可能是數值、參考地址或者設置值。例如：功能域碼告訴終端讀取一個寄存器，數據域則需要指明從哪個寄存器開始及讀取多少個數據，內嵌的地址和數據依照類型和從機之間的不同內容而有所不同。錯誤校驗(Check)域該域允許主機和終端檢查傳輸過程中的錯誤。有時，由于電噪聲和其它干擾，一組數據在從一個設備傳輸到另一個設備時在線路上可能會發(fā)生一些改變，出錯校驗能夠保證主機或者終端不去響應那些傳輸過程中發(fā)生了改變的數據，這就提高了系統的安全性和效率，錯誤校驗使用了16位循環(huán)冗余的方法(CRC16)。錯誤檢測的方法錯誤校驗(CRC)域占用兩個字節(jié)，包含了一個16位的二進制值。CRC值由傳輸設備計算出來，然后附加到數據幀上，接收設備在接收數據時重新計算CRC值，然后與接收到的CRC域中的值進行比較，如果這兩個值不相等，就發(fā)生了錯誤。CRC運算時，首先將一個16位的寄存器預置為全1,然后連續(xù)把數據幀中的每個字節(jié)中的8位與該寄存器的當前值進行運算，僅僅每個字節(jié)的8個數據位參與生成CRC，起始位和終止位以及可能使用的奇偶位都不影響CRC。在生成CRC時，每個字節(jié)的8位與寄存器中的內容進行異或，然后將結果向低位移位，高位則用-（補充，最低位（LSB）移出并檢測，如果是1該寄存器就與一個預設的固定值（0A001H）進行一次異或運算，如果最低位為0,不作任何處理。上述處理重復進行，直到執(zhí)行完了8次移位操作，當最后一位（第8位）移完以后，下一個8位字節(jié)與寄存器的當前值進行異或運算，同樣進行上述的另一個8次移位異或操作，當數據幀中的所有字節(jié)都作了處理，生成的最終值就是CRC值。生成一個CRC的流程為：預置一個16位寄存器為0FFFFH（全1）,稱之為CRC寄存器。把數據幀中的第一個字節(jié)的8位與CRC寄存器中的低字節(jié)進行異或運算，結果存回CRC寄存器。將CRC寄存器向右移一位，最高位填以0,最低位移出并檢測。如果最低位為0：重復第三步（下一次移位）；如果最低位為1：將CRC寄存器與一個預設的固定值（0A001H）進行異或運算。重復第三步和第四步直到8次移位。這樣處理完了一個完整的八位。重復第2步到第5步來處理下一個八位，直到所有的字節(jié)處理結束。最終CRC寄存器的值就是CRC的值。此外還有一種利用預設的表格計算CRC的方法，它的主要特點是計算速度快，但是表格需要較大的存儲空間，該方法此處不再贅述，請參閱相關資料。1.6通訊應用格式祥解本節(jié)所舉實例將盡可能的使用如圖所示的格式，（數字為16進制）。AddrFunDatastartregDatastartregData#ofregshiData#ofregsloCRC16loCRC16hihilo01H03H00H00H00H03H05HCBHAddr:從機地址Fun：功能碼Datastartreghi：數據起始地址寄存器高字節(jié)DatastartregIo：數據起始地址寄存器低字節(jié)Data#ofreghi：數據讀取個數寄存器高字節(jié)Data#ofregIo：數據讀取個數寄存器低字節(jié)CRC16Hi:循環(huán)冗余校驗高字節(jié)CRC16L循環(huán)冗余校驗低字節(jié)1.6.1 讀數據（功能碼03）I查詢數據幀此功能允許用戶獲得設備采集與記錄的數據及系統參數。主機一次請求的數據個數沒有限制，但不能超出定義的地址范圍。下面的例子是從01號從機讀3個采集到的基本數據（數據幀中每個地址占用2個字節(jié)）UA、UB、UC,其中UA的地址為0025H,UB的地址為0026H,UC的地址為0027H。AddrFunDatastartDatastartData#ofData#ofCRC16IoCRC16hiAddrhiAddrIoregshiRegsIo01H 03H 00H 25H 00H 03H 14H 00HI響應數據幀響應包含從機地址、功能碼、數據的數量和CRC錯誤校驗。

F面的例子是讀取UA、UB、UC(UA=082CH,UB=082AH,UC=082CH的響應。AddrFunByteData1Data1Data2Data2Data3Data3CRC16CRC16counthilohilohilolo hi01H03H06H08H2CH08H2AH08H2CH94H4EHl錯誤指示碼如果主機請求的地址不存在則返回錯誤指示碼：FFH。1.6.2 預置多寄存器（功能碼16,不對ACRXXXE開放）l查詢數據幀功能碼16允許用戶改變多個寄存器的內容,該儀表中系統參數、開關量輸出狀態(tài)等可用此功能號寫入。主機一次最多可以寫入16個（32字節(jié)）數據。下面的例子是預置ACR220EK、ACR320EFK及ACR420EK地址都為1時同時輸出開關量Do1和Do2。DataDataDataDataAddrFunStartregstart#of#ofhiregloregshiregslo01H10H 00H22H00HDataDataDataDataAddrFunStartregstart#of#ofhiregloregshiregslo01H10H 00H22H00H01HACR420EK：DataDataDataDataAddrFunStartregstart#of#ofhiregloregshiregslo01H10H 00H22H00H01HACR220EK：ACR320EFK：Bytecount02HValueValueCRCCRChiD2Hhi30Hlo00HloB4HBytecountValueValueCRCCRChilolohi02HC0H00HF0HD2HAddrFunDataStart

reghiData

startreg

loData#ofData#of

regshiregsloValue

hiValueCRCloCRChilo01H10H 00H05H 00H01H00HC0H0DH96H響應數據幀對于預置單寄存器請求的正常響應是在寄存器值改變以后回應機器地址、功能號、數據起始地址、數據個數（ACR320EFK為數據字節(jié)數）、CRC校驗碼。如圖。ACR220EK和ACR420EK：DataDataAddrFun01H10HDatastartDatastartregDataDataAddrFun01H10Hreghilolohihilo00H 22H 00H 01HA1HC3HACR320EFK：Addr01HAddr01HFun Bytecounthilolohi10H 00H 05H 02H9FH91Hl錯誤指示碼如果主機請求的地址不存在或數據個數不正確則返回錯誤指示碼：FFH。1.7ACRXXXE的應用細節(jié)及參量地址表該系列測量值用Modbus-RTU通訊規(guī)約的03號命令讀出。通訊值與實際值之間的對應關系如下表：（約定Val_t為通訊讀出值，Val_s為實際值）適用參量對應關系單位電壓值UA、UB、UCVals=(Valt/10000)*(10PPT)伏(V)電流值IA、IB、ICSignVal_s=(Val_t/10000)*(10ADCT)字串4安培（A）功率值PA、PB、PC、P、QA、QB、QC、QVal_s=(-1) (Val_t/10000)*(10ADPQ)瓦（W）、乏（Var）電度量一次側值Epl、EpE、EqL、EqCVal_s=Val_t*PT*CT瓦時（wh）乏時（varh）功率因數值PFA、PFB、PFC、PFSVal_s=Val_t/1000無單位頻率FRVals=Valt/100赫茲(Hz)范例：UA的通訊讀出值為08C6H(2246),DPT為5,則UA的實際值Va=(2246/10000)*(10A5)=22.46KV。IA的通訊讀出值為0FA0H(4000),DCT為3,則IA的實際值Ia=(4000/10000)*(10A3)=400.0A。幾點說明：數據類型：BYTE”指1個字節(jié)；word”指16位無符號整數；Integer”指16位有符號整數；Dword”指32位無符號整數，Fword”指32位浮點數。讀寫屬性：R”只讀，讀參量用03H號命令；R/W”可讀可寫，寫系統參量用10H號命令。禁止向未列出的或不具可寫屬性的地址寫入。波特率的設定范圍4800bps,9600bps,19200bps,38400bps.在此范圍外的設定是不允許的。如果寫入超范圍的設定值，儀表會啟用默認波特率：38400bps。ACR320EFK所測電能值均為二次側電能。高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，單位WH或VARH，統計一次側電能數據的時候，請乘以相應的變比。例如10KV/100V，75A/5A的儀表，請在計量抄表的數據乘以PT=100和CT=15的乘積1500。ACR320EFK提供4路開關量輸入功能和2路繼電器開關量輸出功能。4路開關輸入是采用濕接點電阻開關信號輸入方式，儀表內部配備+5V的工作電源，無須外部供電。當外部接通的時候，經過儀表開關輸入模塊DI采集其為接通信息、顯示為1；當外部斷開的時候，經