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

引言

廣東某鉛鋅礦運轉(zhuǎn)工區(qū)的空氣壓縮機組是采礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，共有六臺進口的英格索蘭CENTAC空氣壓縮機，它的運行穩(wěn)定與否直接關(guān)系到整個礦區(qū)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。

原上位機監(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；并且軟件必須運行在Windows英文版操作平臺上，操作人員很難看懂英文數(shù)據(jù)，軟件版本也無法升級；另外，上位機的報警功能失效，遠(yuǎn)程操作與管理功能無法實現(xiàn)，造成操作人員無法及時發(fā)現(xiàn)問題，處理突發(fā)事件。為了解決上述存在的問題，提高生產(chǎn)自動化程度，決定對空氣壓縮機組原有的監(jiān)控系統(tǒng)進行改造?？刂葡到y(tǒng)間的通訊是改造過程中的難點，本文介紹了采用Modbus通訊協(xié)議實現(xiàn)上述通訊的方法，采用力控組態(tài)軟件開發(fā)了空氣壓縮機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了空氣壓縮機組的智能化控制，使得空氣壓縮機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、可靠、精度高、維護方便，而且保證了礦區(qū)的安全生產(chǎn)，具有直接的經(jīng)濟效益。

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)識和使用消息結(jié)構(gòu)，而無需考慮通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它描述了一個控制器訪問其它設(shè)備的過程。當(dāng)采用Modbus協(xié)議通信時，此協(xié)議規(guī)定每個控制器需要知道自己的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，如何響應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，如何偵測錯誤并記錄。其數(shù)據(jù)通訊采用主—從方式，主機只能有1臺，每個從機都有指定的地址，地址范圍在0～247之間（其中0為廣播地址），只有主機具有主動權(quán)，從機只能對主機發(fā)送的命令作出響應(yīng)。當(dāng)主機端發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息（查詢）時，從機端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機端以響應(yīng)請求；主機端也可以直接發(fā)消息修改從機端的數(shù)據(jù)，實現(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，從機不作任何回應(yīng)。

1．2 信息塊格式

Modbus通訊時主機發(fā)出的指令字符串的通常格式如表1。

從機地址：主機指明的接收命令的從機地址。

功能碼：功能碼決定本次通訊要求從機執(zhí)行的動作，功能碼占1個字節(jié)，MODBUS可能的功能代碼范圍是十進制的1～255。其中有些代碼適用于所有的控制器，有些是針對某種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進制數(shù)。