SS-431作為Modbus Hub的應用

關鍵詞：Modbus協議 整合Modbus設備 Modbus Hub 數據采集

一、引言
 

現代工業的迅速發展，不斷促進著自動化控制技術及設備通信技術的創新和發展。當前，PLC、DCS、智能儀表等已廣泛應用到現場生產控制系統中，并發展到由上述設備相互協同、共同面向整個生產過程的分布式工業控制系統。在此系統中，現場總線通信技術至關重要。本文將多個Modbus串口設備通過SS-431的數據采集轉換為一個Modbus從站，方便PLC的數據讀取和控制。

二、SS-431使多個Modbus設備如同一個設備被訪問 
 

SS-431智能串口協議轉換模塊整合多個Modbus協議設備，使多達近百個Modbus設備如同一個設備那樣被訪問。SS-431的一個串口設置成Modbus從站，另一個串口設置成Modbus主站，這個主站下接有多個Modbus從站設備。PLC只需訪問SS-431一個設備即可讀寫下面多個Modbus從站設備的數據。如下圖1所示：

 
圖1 系統結構圖

在上圖所示中，現場各種智能儀表（采用的是Modbus協議）都能夠通過泗博自動化的智能串口協議轉換模塊SS-431連接到PLC。

三、Modbus協議簡介
 

Modbus協議是一種適用于工業控制領域的主從式串口通訊協議，它采用查詢通訊方式進行主從設備的信息傳輸，可尋址1-247個設備地址范圍。協議包括廣播查詢和單獨設備查詢兩種方式，二者區別就是廣播查詢不需要從設備回應信息，主、從設備查詢通訊過程見如圖2所示：

 
圖2 Modbus主、從設備查詢響應

Modbus協議常用功能碼如圖3所示：

  
圖3 Modbus協議常用功能碼

Modbus協議有兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式較ASCII模式能傳輸更多的數據，所以工業網絡大都采用RTU模式。RTU模式下的信息傳輸報文格式如圖4所示：

 
圖4 Modbus RTU信息報文格式

它沒有起始位和停止位，而是由至少3.5個字符間隔時間作為信息的起始和結束標志。信息幀所有字符位由16進制字符0-9、A-F組成。
 

Modbus RTU通訊協議幀結構如圖5所示：

  
圖5 RTU通訊協議幀格式

Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數據示例：主設備查詢如圖6所示：

  
圖6 主設備查詢格式

Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數據示例：從設備響應如圖7所示：

  
圖7 從設備響應格式

四、智能串口協議轉換模塊SS-431的配置軟件SS-123
 

1、使用配套軟件設置SS-431的子網相關參數和命令

2、先雙擊按鈕讓網關進入配置狀態，打開配置軟件SS-123（見產品光盤或者訪問公司網站www.sibotech.net下載）

3、PLC與SS-431通訊，SS-431選擇Modbus從站模式，如下圖所示：

紅色標記處為從站地址，需要進行填寫；其他參數根據用戶所需自行設置。
 

4、SS-431與設備通信，SS-431選擇通用模式，如下圖所示：

對于串口協議1和串口協議2，需要設置通信方式為問答式；對于串口協議3，需要設置通信方式為接收式。

五、PLC讀取現場設備和儀表數據
 

PLC通過SS-431讀寫現場串口設備數據。SS-431的兩個串口之間的數據轉換通過“映射”關系來建立。在SS-431中有兩塊數據緩沖區，一塊是輸入數據緩沖區（1K字節），另一塊是輸出數據緩沖區（1K字節）。

SS-431讀取的數據放入到輸入數據緩沖區，供Modbus主站讀取。Modbus主站寫入的數據放入輸出數據緩沖區，SS-431從輸出數據緩沖區取數據，通過寫命令輸出到相應的現場設備或儀表中。

六、結束語
 

在該系統中，智能串口協議轉換模塊SS-431起到了Modbus Hub的作用，分擔PLC與多個Modbus設備通信的負荷，提高PLC的使用效率，并整合這些設備的離散數據區到連續的數據區，提高Modbus協議通信的效率。