MODBUS TCP與MODBUS RTU的通訊仿真測試

摘 要：隨著工業自動化過程的發展，越來越多的Modbus TCP通訊設備在工業中應用，使得Modbus TCP通訊，成為現場工作人員對現場智能設備調試的關健。而結合目前計算機工業軟件的快速發展，對現場智能設備的調試和仿真已經變得很方便。文章對Modbus TCP通訊進行仿真，在工程應用中理解Modbus TCP通訊和分析Modbus TCP通訊的故障都有很大的幫助。

關健詞：Modbus TCP；電能表；Modbus TCP通訊仿真

1 仿真的思路

如圖1所示，通過路由器把PC機與ZLAN3140（Modbus TCP 到Modbus RTU 轉化模塊）連成一個內部的局域網，再由ZLAN3140模塊和MODBUS485轉USB模塊，連接到PC機的虛擬從站（文章假設為智能電表）。該虛擬從站可以取若干個，在實際應用中，可以在局域網中添加更多的設備。

仿真要求：

（1）硬件：PC機、ZLAN3140通訊模塊、MODBUS轉485通訊模塊、網線、路由器。

（2）軟件：杰控組態軟件，MODBUS從站測試軟件。

2 杰控組態軟件的編程組態

杰控組態軟件通訊設計

（1）通訊程序采用杰控組態軟件上自帶的MB_RTU/TCP通訊驅動。安裝后即可直接使用。

（2）上位機杰控組態軟件上設備數據表中的設計如圖2所示。

（3）各個智能從站設備通過網線、路由器、ZLAN3140模塊連在一起，且設置不同的轉換設備IP、站號。

其中一個分站IP地址為192.168.1.201，站號為2，讀取從地址40000開始的100個寄存器字節，如圖2所示。

3 ZLAN3140基于局域網通訊的設置

因為計算機和ZLAN3140模塊同屬一個局域網，把ZLAN3140的IP設計為192.168.1.201，端口為502，工作模式為TCP服務器，子網掩碼為255.255.255.0，目的IP即是PC機的IP為192.168.1.2。按以上設計ZLAN3140就能和PC機實現以太網通訊。

4 Modbus RTU從站仿真

可以在沒有硬件設備的前提下，通過PC機模擬一個虛擬的MODBUS從站設備，用以代替智能設備。這種方法可以在PC機上自由地修改從站內（虛擬智能電表內）的參數，而PC機并不能區別真實的硬件從站還是虛擬MODBUS從站。虛擬MODBUS從站設計參數為：從站地址為2、波待率為9600、端口COM3、停止位為1、無奇偶效驗。增加多臺設備時，只要把從站地址與端口號改成不同即可。

5 通訊仿真結果

（1）參照YD2010型號電能表說明書上的數據和地址定義，把模擬從站的地址40001、40003、40005、40009、40011、40043分別代表為A相電壓、A相線電壓、A相線電流、A相有功功率、A相功率因數、總有功功率。虛擬從站設計的數據可以參照圖3。

（2）把杰控組態王軟件設計好，虛擬從站參數設計好，并且把MOBUS轉USB軟件安裝好后，按圖1連接硬件。運行各個軟件后，電能表能源監測系統的組態運行畫面上就收到實時的數據，如圖4所示。

通過兩個圖上數據對比，上位機運行界面采集數據與電能表仿真數據電壓、電流、功率、功率因數等都是相符的。

6 結束語

實際應用中可以把電能表這些從站變成其他的從站，比如支持MODBUS RTU或者MODBUS TCP的智能儀表。在工廠層面可以把支持MODBUS RTU協議通訊的產品流量、產品純度、地磅質量測量、電能消耗、水能消耗等有機的聯系在一起，把有用的數據采集后形成一個數據庫，再通過對上位機數據庫處理程序，可以組成工廠的能源和產品的在線監測，企業信息化組網。

參考文獻

[1]Modbus協議RTU模式與TCP模式的通信轉換[J].科學技術與工程，2013（6）.

[2]MODBUS TCP.MODBUS通訊規約[S].

[3]YD2010電能表使用說明書[Z].

[4]杰控組態軟件使用手冊[Z].

[5]ZLAN3140使用說明書[Z].