通信技术在智能化仪器仪表的应用范文

摘要：介绍了ModBus总线的特点及其体系结构，分析了ModBusRTU和ModBUsASCII两种模式下信息报文的格式，奇偶校验、CRC校验的C语言实现方法。

关键词：ModBus；通信；仪器仪表；应用

1ModBus及其特点

ModBus是由原Modicon公司（现Shneider公司）推出的一种开放式串行通信总线协议，由于得到众多仪表厂家的支持，正在成为智能化仪器仪表的现实工业标准。目前，多数智能化仪器仪表已利用该协议向用户提供通信接口。随着仪表和通信技术的发展，ModBus总线技术也由标准型（StandardModBus）发展到增强型（ModBusPlus，即MB+）。Modbus总线不需要特别的物理接口，支持传统的RS-232C、RS-422A、RS-485和Ethernet标准接口，在智能化仪器仪表中使用的典型物理接口是RS-485。ModBus总线具有以下特点：（1）标准、开放、免费：ModBus串行总线协议是一个标准和开放的总线协议，用户可以免费、放心地使用，不用缴纳许可证费用，也不会侵犯知识产权。（2）面向报文式结构，支持多种电气接口：ModBus协议可以在各种通信介质上传送，如双绞线、光缆、无线射频等。与其它很多现场总线相比较，ModBus的传输不需要专用的芯片和硬件，完全可以采用市售的标准器件实现，可以有效的降低产品成本，是智能化仪器仪表组网的首选总线形式。（3）ModBus的信息帧格式简单、紧凑：标准ModBus采用多节点主从式通信方式，信息帧结构简单紧凑，通俗易懂，用户使用容易。（4）采用ModBus与PLC通信灵活方便：由于ModBus本身是PLC制造商Modicon公司推出的，协议本身具有PLC化的倾向，采用ModBus与PLC通信具有方便灵活的特点。

2ModBus信息传输方式

ModBus定义了两种串行传输模式：RTU模式和ASCII模式。各互连的ModBus设备只有处于同一通信模式下才能进行互操作。RTU模式在支持ModBus的智能化仪器仪表和PLC等设备中得到了广泛的应用，这里重点以RTU模式为主加以说明。

2.1ModBusRTU传输模式

ModBus以报文的形式传输信息。报文是网络中交换与传输的数据单元，报文包含了将要发送的完整的数据信息，也是网络传输的单位，传输过程中会不断的封装成分组、包、帧来传输，封装的方式就是添加一些信息段，这些字段就是报文头。

2.2ModBusASCII传输模式

当使用ASCII模式进行ModBus串行通信时，用两个ASCII字符发送报文中的一个8位字节。这种通信方式一般只有在设备不支持ModBusRTU模式时才采用。

3ModBus差错校验方法标准

ModBus通信采用了字符校验和帧校验两种数据校验方法来保证串行通信的可靠性。字符校验采用奇偶校验方式，帧校验采用CRC和LRC校验方式，本文仅讨论CRC校验的实现方法。下面的程序段是根据CRC生成原理编写的CRC生成函数，这里使用了全局变量crcr、crcrL和crcrH，其中crcr为16位的预装载CRC寄存器，crcrL和crcrH分别为生成的CRC的低8位和高8位。程序中的commseg数组用于存放接收到的报文数据，其数组元素个数需要根据报文长度来确定，commseg[0]为数据字节数。0xa001是智能化仪器仪表ModBus通信中常用的固定预置码。

4结语

ModBus网络是工业通信系统，由可编程序控制器、计算机或其它智能化仪器仪表通过公用线路或局部专用线路连接而成，其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。在笔者研发的变压器风冷智能变频控制装置中，采用ModBus协议成功地实现了PLC与变频器、变压器油面温度表和凝露控制器之间可靠通信。

参考文献：

[1]贾振国，许琳.智能化仪器仪表原理及应用[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[2]华镕.从Modbus到透明就绪[M].北京：机械工业出版社,2009.

[3]向晓汉，苏高峰.西门子PLC工业通信完全精通教程[M].北京：化学工业出版社,2014.

作者：杨忠亮1；张胜宝1；贾振国2；李岩松3 单位：1.深圳供电局有限公司，2.长春工程学院，3.深圳市远泰电力技术有限公司