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科普知識
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PLC可編程控制器

Modbus TCP協議實現PC機與PLC的串行通信

發布日期:2022-04-22 點擊率:36 品牌:小金井_Koganei

1  引言
                
   智能樓宇工程中的中央空調、電梯、通風、給排水、照明、火災報警等個子系統的互聯方案中,采用modbus tcp協議的串行通信方式,全面兼容modbus工業標準,數據傳輸可靠,響應速度快,擴展靈活,通過互聯網實現各子系統與中央管理系統的通信。modbus tcp協議是在tcp/ip標準中,應用層采用工業領域事實標準modbus。modbus使用tcp/ip應用層的502端口,這是經過國際公認的。該串行總線方式支持各種介質的rs-232、rs-422、rs-485接口。modbus tcp的網絡通信模式采用client/server方式。

2  modbus tcp串行通信分析與實現
                
  某智能樓宇中各子系統主要采用plc作為主控模塊,網絡互聯采用modbus tcp網絡通信模式,中央管理系統與該網絡的互聯是亟待解決的問題,plc將智能樓宇中各子系統的相關狀態和參數信息保存于它的寄存器中,中央管理系統需要讀取plc中一些保持寄存器的數值,以此來進行智能樓宇的全面監控與管理。modbus tcp協議提供了相應指令來進行保持寄存器的讀取。

 2.1 協議分析

 一次modbus tcp讀取保持寄存器的通信分析(省略了ip/tcp頭):從左向右分析該數據報文:00 03為此次通信編號,一般每次通信之后將被要求加1以區別不同的通信數據報文;00 00表示協議標識符,00 00為modbus協議;00 06為數據長度,用來指示接下來數據的長度,單位字節;03為設備地址,用以標識連接在串行線或者網絡上的遠程服務端的地址。以上七個字節也被稱為modbus報文頭。03為功能碼,此時代碼03為讀取保持寄存器數據。00 00 00 01為功能碼的參數,指示將被讀取的保持寄存器的地址與長度。從左向右分析該數據報文:00 03為此次通信編號,應答報文要求與先前對應的請求保持一致;00 00為協議標識符,00 00表示modbus協議;00 05為數據長度,用來指示接下來數據的長度,單位字節;03為設備地址,應答報文要求與先前對應的請求保持一致。以上七個字節同樣為modbus報文頭。03為功能碼,正常情況下應答報文要求與先前對應的請求保持一致,如果出錯則返回80h+先前的功能碼。02為功能碼的第一個參數,指示接下來數據的字節長度;00 17為被讀取的保持寄存器中的數據值,即要求被讀取的地址為00 00的保持寄存器中的數值為0017h。

測試程序(master)發送數據(hex)及 plc(modbus tcp slave) 響應數據(hex),

2.2 程序測試
                
  首先在ip中填上需要被連接的服務端ip地址,然后點擊connect進行連接。連接成功后,在offset中填寫需要讀取的保持寄存器的開始地址,在length中填寫需要讀取的保持寄存器的長度。最后點擊trigger讀取一次上述保持寄存器,同時將在sent和received中顯示發送及收到的數據報文(hex),并且在data monitor中顯示對這些報文的解釋。
            
3  結束語
                
  本文對modbus tcp協議以及modbus tcp串行通信在智能樓宇工程中的應用作了簡單介紹,重點分析研究了modbus tcp讀取plc的保持寄存器數據的過程,并提出實現modbus tcp協議通信的解決方案,進行編程以及調試,成功實現了預期的功能。

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