基于Modbus通訊協(xié)議的Rs-485總線在配電自動化控制系統(tǒng)中的應用(05-100)

本設計的異步通信數(shù)據(jù)以字節(jié)的方式傳送，在每一個字節(jié)傳送之前，先要通過一個低電平起始位實現(xiàn)握手。為防止干擾信號誤觸發(fā)RO（接收器輸出）產(chǎn)生負跳變，使接收端MCU進入接收狀態(tài)，在RO腳外接3kΩ上拉電阻；P3.4與DE腳之間通過74HC86實現(xiàn)反相控制，以防止MCU上電時對總線的干擾。 

MODBUS通訊協(xié)議及編程
 
本設計采用Modbus通信協(xié)議的RTU通訊模式，消息發(fā)送至少要以3.5個字符時間的停頓間隔開始。網(wǎng)絡設備不斷偵測網(wǎng)絡總線，包括停頓間隔時間內。當?shù)谝粋€域（地址域）接收到，每個設備都進行解碼以判斷是否發(fā)往自己的。一個典型的消息幀如下所示：起始位 設備地址 功能代碼 數(shù)據(jù) CRC校驗 結束符。監(jiān)控計算機通過將要聯(lián)絡的智能控制器的地址放入消息中的地址域來選通智能控制器。當智能控制器發(fā)送回應消息時，它把自己的地址放入回應的地址域中，以便監(jiān)控計算機知道是哪一個設備做出回應。地址0是用作廣播地址，以使所有的智能控制器都能認識。當消息從監(jiān)控計算機發(fā)往智能控制器時，功能代碼域將告之智能控制器需要執(zhí)行哪些行為。在這里主要使用到2種功能碼，03H：讀寄存器數(shù)據(jù)；06H：寫寄存器數(shù)據(jù)。讀寄存器的內容包括開關分/合閘狀態(tài)、當前電流值、電壓值、故障記錄值等。智能控制器回應時，它使用功能代碼域來指示是正常回應(無誤)還是有某種錯誤發(fā)生（稱作異議回應）。對正?；貞悄芸刂破鲀H回應相應的功能代碼。對異議回應，智能控制器返回一等同于正常代碼的代碼，并將功能代碼首位置為邏輯1。例如：一從監(jiān)控計算機發(fā)往智能控制器的消息要求讀一組保持寄存器，將產(chǎn)生如下功能代碼：0 0 0 0 0 0 1 1 （十六進制03H） 對正?；貞?，智能控制器僅回應同樣的功能代碼。對異議回應，它返回： 1 0 0 0 0 0 1 1 （十六進制83H）除功能代碼因異議錯誤作了修改外，智能控制器將一獨特的代碼放到回應消息的數(shù)據(jù)域中，監(jiān)控計算機應用程序得到異議的回應后重發(fā)信息，直到智能控制器能夠正確響應；通過寫寄存器可實現(xiàn)開關遙控分/合閘控制及更改智能控制器系統(tǒng)參數(shù)等功能。在最后一個傳輸字符之后，一個至少3.5個字符時間的停頓標定了消息的結束，一個新的消息可在此停頓后開始，如果停頓時間小于3.5個字符時就會引起CRC校驗錯誤。在程序中設置一個幀計時器，當線路上有數(shù)據(jù)時就刷新該計時器，線路空閑時則停止刷新，計時時間達到3.5幀時計時器被軟件清除，而下一幀則為地址幀，限于篇幅關系，下面簡單給出MODBUS通信中智能控制器查詢發(fā)送處理程序流程圖（圖3）和接收中斷處理程序流程圖（圖4）。

 

由于Modbus編程主要需處理好CRC校驗碼的生成及數(shù)據(jù)包開始標志的測試，下面給出CRC校驗碼的生成流程，見圖5。

 

結束語

Modbus協(xié)議是目前得到廣泛應用的通信協(xié)議，而其構筑的硬件平臺Rs-485總線具有硬件設計簡單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點，在工控自動化系統(tǒng)中將得到越來越多的應用。

參考文獻：《CAN總線在啤酒發(fā)酵過程控制系統(tǒng)中的應用》—何用輝 黃耀志
          《Modbus通信協(xié)議及編程》—朱小襄