MODBUS TCP與MODBUS RTU的通訊仿真測試

摘 要：隨著工業(yè)自動化過程的發(fā)展，越來越多的Modbus TCP通訊設(shè)備在工業(yè)中應(yīng)用，使得Modbus TCP通訊，成為現(xiàn)場工作人員對現(xiàn)場智能設(shè)備調(diào)試的關(guān)健。而結(jié)合目前計算機工業(yè)軟件的快速發(fā)展，對現(xiàn)場智能設(shè)備的調(diào)試和仿真已經(jīng)變得很方便。文章對Modbus TCP通訊進行仿真，在工程應(yīng)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(guān)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(zhuǎn)化模塊）連成一個內(nèi)部的局域網(wǎng)，再由ZLAN3140模塊和MODBUS485轉(zhuǎn)USB模塊，連接到PC機的虛擬從站（文章假設(shè)為智能電表）。該虛擬從站可以取若干個，在實際應(yīng)用中，可以在局域網(wǎng)中添加更多的設(shè)備。

仿真要求：

（1）硬件：PC機、ZLAN3140通訊模塊、MODBUS轉(zhuǎn)485通訊模塊、網(wǎng)線、路由器。

（2）軟件：杰控組態(tài)軟件，MODBUS從站測試軟件。

2 杰控組態(tài)軟件的編程組態(tài)

杰控組態(tài)軟件通訊設(shè)計

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

（2）上位機杰控組態(tài)軟件上設(shè)備數(shù)據(jù)表中的設(shè)計如圖2所示。

（3）各個智能從站設(shè)備通過網(wǎng)線、路由器、ZLAN3140模塊連在一起，且設(shè)置不同的轉(zhuǎn)換設(shè)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(jié)，如圖2所示。

3 ZLAN3140基于局域網(wǎng)通訊的設(shè)置

因為計算機和ZLAN3140模塊同屬一個局域網(wǎng)，把ZLAN3140的IP設(shè)計為192.168.1.201，端口為502，工作模式為TCP服務(wù)器，子網(wǎng)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(shè)計ZLAN3140就能和PC機實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊。

4 Modbus RTU從站仿真

可以在沒有硬件設(shè)備的前提下，通過PC機模擬一個虛擬的MODBUS從站設(shè)備，用以代替智能設(shè)備。這種方法可以在PC機上自由地修改從站內(nèi)（虛擬智能電表內(nèi)）的參數(shù)，而PC機并不能區(qū)別真實的硬件從站還是虛擬MODBUS從站。虛擬MODBUS從站設(shè)計參數(shù)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(shè)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(jié)果

（1）參照YD2010型號電能表說明書上的數(shù)據(jù)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(shù)、總有功功率。虛擬從站設(shè)計的數(shù)據(jù)可以參照圖3。

（2）把杰控組態(tài)王軟件設(shè)計好，虛擬從站參數(shù)設(shè)計好，并且把MOBUS轉(zhuǎn)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(jiān)測系統(tǒng)的組態(tài)運行畫面上就收到實時的數(shù)據(jù)，如圖4所示。

通過兩個圖上數(shù)據(jù)對比，上位機運行界面采集數(shù)據(jù)與電能表仿真數(shù)據(jù)電壓、電流、功率、功率因數(shù)等都是相符的。

6 結(jié)束語

實際應(yīng)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(xié)議通訊的產(chǎn)品流量、產(chǎn)品純度、地磅質(zhì)量測量、電能消耗、水能消耗等有機的聯(lián)系在一起，把有用的數(shù)據(jù)采集后形成一個數(shù)據(jù)庫，再通過對上位機數(shù)據(jù)庫處理程序，可以組成工廠的能源和產(chǎn)品的在線監(jiān)測，企業(yè)信息化組網(wǎng)。

參考文獻

[1]Modbus協(xié)議RTU模式與TCP模式的通信轉(zhuǎn)換[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2013（6）.

[2]MODBUS TCP.MODBUS通訊規(guī)約[S].

[3]YD2010電能表使用說明書[Z].

[4]杰控組態(tài)軟件使用手冊[Z].

[5]ZLAN3140使用說明書[Z].