Modbus通訊協(xié)議在空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

廣東某鉛鋅礦運(yùn)轉(zhuǎn)工區(qū)的空氣壓縮機(jī)組是采礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，共有六臺(tái)進(jìn)口的英格索蘭CENTAC空氣壓縮機(jī)，它的運(yùn)行穩(wěn)定與否直接關(guān)系到整個(gè)礦區(qū)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

原上位機(jī)監(jiān)控軟件為英格索蘭公司的CEM2.52，由于其數(shù)據(jù)處理量大，數(shù)據(jù)更新速度慢；并且軟件必須運(yùn)行在Windows英文版操作平臺(tái)上，操作人員很難看懂英文數(shù)據(jù)，軟件版本也無(wú)法升級(jí)；另外，上位機(jī)的報(bào)警功能失效，遠(yuǎn)程操作與管理功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，造成操作人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，處理突發(fā)事件。為了解決上述存在的問(wèn)題，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，決定對(duì)空氣壓縮機(jī)組原有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造?？刂葡到y(tǒng)間的通訊是改造過(guò)程中的難點(diǎn)，本文介紹了采用Modbus通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)上述通訊的方法，采用力控組態(tài)軟件開發(fā)了空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了空氣壓縮機(jī)組的智能化控制，使得空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、可靠、精度高、維護(hù)方便，而且保證了礦區(qū)的安全生產(chǎn)，具有直接的經(jīng)濟(jì)效益。

1 Modbus通訊協(xié)議

1．1協(xié)議

Modbus協(xié)議是由MODICON公司為其控制器設(shè)計(jì)的一種可靠而有效的工業(yè)控制系統(tǒng)通信協(xié)議。從功能上看，可以認(rèn)為是一種現(xiàn)場(chǎng)總線[1]。Modbus協(xié)議定義了消息域格式和內(nèi)容的公共格式，使控制器能認(rèn)識(shí)和使用消息結(jié)構(gòu)，而無(wú)需考慮通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它描述了一個(gè)控制器訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程。當(dāng)采用Modbus協(xié)議通信時(shí)，此協(xié)議規(guī)定每個(gè)控制器需要知道自己的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，如何響應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，如何偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。其數(shù)據(jù)通訊采用主—從方式，主機(jī)只能有1臺(tái)，每個(gè)從機(jī)都有指定的地址，地址范圍在0～247之間（其中0為廣播地址），只有主機(jī)具有主動(dòng)權(quán)，從機(jī)只能對(duì)主機(jī)發(fā)送的命令作出響應(yīng)。當(dāng)主機(jī)端發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息（查詢）時(shí)，從機(jī)端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)端以響應(yīng)請(qǐng)求；主機(jī)端也可以直接發(fā)消息修改從機(jī)端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)讀和寫。查詢—回應(yīng)周期如圖1。如果采用廣播方式（地址為0）查詢，從機(jī)不作任何回應(yīng)。

1．2 信息塊格式

Modbus通訊時(shí)主機(jī)發(fā)出的指令字符串的通常格式如表1。

從機(jī)地址：主機(jī)指明的接收命令的從機(jī)地址。

功能碼：功能碼決定本次通訊要求從機(jī)執(zhí)行的動(dòng)作，功能碼占1個(gè)字節(jié)，MODBUS可能的功能代碼范圍是十進(jìn)制的1～255。其中有些代碼適用于所有的控制器，有些是針對(duì)某種MODICON控制器，有些是為用戶保留或備用。表2為Modbus協(xié)議規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)功能碼，某些設(shè)備的Modbus協(xié)議只兼容其中的一部分功能碼，表中的功能碼為16進(jìn)制數(shù)。