Modbus 通信协议在分布式控制系统中的应用

串口终端设备进行文本文件的传输及显示。编程时，将PC机串口与ASCII模块的RS232串口连接，运行该软件，就能在其界面上对ASCII模块进行程序编写、上传、下载和调试等工作。也可先通过WINDOWS系统的写字板编写程序，并保存为文本格式，然后再通过Hyperterminal将程序下载到ASCII模块。通信程序的主工作流程见图五。

　　部分程序代码如下：

　　OPTION BASE 0 //定义数组

　　DIM R（128）,FC（128）

　　R（48）=0:R（49）=1:R（50）=2:R（51）=3:R（52）=4:R（53）=5:R（54）=6:R（55）=7:R（56）=8

　　R（57）=9:R（65）=h0a:R（66）=h0b:R（67）=h0c:R（68）=h0d:R（69）=h0e:R（70）=h0f

　　R（97）=h0a:R（98）=h0b:R（99）=h0c:R（100）=h0d:R（101）=h0e:R（102）=h0f

　　OPEN #2,"COMU:19200,8,E,1" //设定串口参数

　　A%=LOC（2） //判断接收缓冲区字符

　　IF A%=8 THEN

　　REX$=INPUT$（A%,#2）

　　……….

　　ENDIF

　　GOSUB ＊ZFCL //对信息进行分解处理

　　IF ST=1 THEN ＊JAOY ELSE ＊BACK //判断是否本站信息

　　＊JAOY

　　GOSUB ＊CRC //CRC循环冗余校验子程序

　　IF R=CRC THEN ＊WORK ELSE ＊BACK //信息校验正确判断

　　＊WORK

　　IF （FU=3） THEN GOTO ＊DJS //读功能码判断，调写操作子程序

　　IF （FU=6） THEN GOTO ＊XJS ELSE GOTO ＊BACK //写功能码判断，调读操作子程序

　　＊DJS //读子程序

　　………

　　＊XJS //写子程序

　　………

　　＊CRC //CRC 校验子程序

　　……….

　　＊ZFCL //字符处理子程序

　　………

　　由于ASCII模块支持ASCII码，而RTU则是基于二进制码的16进制字符通信方式，所以在程序编程中增加了码制转换程序。

　　CH5$=MID$（REX$,5,1） :CH6$=MID$（REX$,6,1） //提取字符段

　　VOL=ASC（CH5$）×256+ASC（CH6$） //将ASCII码字符转换十进制数

　　VOL$=HEX$（VOL） //将十进制数转换成十六进制字符

　　3、程序优化及安全措施

　　在ASCII模块与CPU单元数据交换程序部分，采取由ASCII模块向CPU 单元主动发送读写请求信号，CPU单元在收到请求时才执行数据交换程序的方法。这样，就缩短了PLC的扫描周期，提高了通信实时性。

　　在信息差错控制部分，采用了CRC-16循环冗余校验算法，该算法能使信息的差错率低于10-14以下。如果信息校验错误，程序将清除缓冲区，等待DCS信息重发。

　　根据生产需要，可在HMI上将现场按钮等手控设备设为无效状态，所有手、自动操作均在DCS上进行。考虑到如通信网络遭到瘫痪等严重故障时，需保证现场电气设备正常启停，又增加了通信状态定时侦测程序，在规定时间（10秒）内网络上如无信号，PLC自动将现场按钮等手控设备设为有效，同时DCS故障报警，直到网络恢复正常为止。

四、结束语

　　当前分布式控制系统通信网络的设备、软件及整体架构，大部分是由专业厂商生产提供的，其总体性能较好。但如前所述，它们也有系统配置可选性小、网络架构适应面窄、价格较高等缺点。笔者采用Modbus协议这一成熟通信技术，选用PLC的可编程模块，进行基于Modbus通信协议的自主程序设计，架构起本自控系统的通信网络。该网络易扩展、易维护，具有结构简单、应用灵活、编程方便、造价低廉等特点。这套系统在某化纤生产线一次投运成功，实际运行状态良好，证明其稳定可靠，能完全满足系统设计要求。到目前为止，该系统已在多个工程项目上投入使用，全部运行正常，取得了良好的经济效益。

　　本文创新点：采用工业领域通用的Modbus通信协议标准，利用可编程的PLC特殊功能模块，并进行通信程序设计，低成本的解决了本系统的通信架构问题，可为分布式控制系统通信网络兼容性设计的一个思路。

参考文献：

　　1. Modicon. Modbus Protocol Reference Guide. 1996

　　2. Omron. C200H-ASCII UNITS Operation Manual. 1998

　　3. Omron. SYSMAC CS1 Series Programmable Controllers Operation Manual. 1999

　　4. 横河CS3000 Reference Manual. 2001

　　5. 其其格 利用VC实现Modbus的两种检测方法 《微计算机信息》 2004.1

　　6. 刘东 循环冗余校验CRC算法分析及程序实现. 《计算机与信息技术》2002.9