白兴甫

摘要：随着信息化的发展，Modbus设备应用越来越广泛，本文介绍了Modbus 通信协议、Modbus 串行链路协议、MODBUS/TCP 协议，并结合工作实际介绍了一些标准Modbus模块：ioLogik E2000、MB3280、DAM-3601等，以及这些模块的使用方法和注意事项。

关键词：Modbus；协议；模块

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）22-0193-02

Abstract： With the development of informatization， application of Modbus device is more and more widely， this paper introduces the Modbus communication protocol， Modbus serial link protocol， Modbus/TCP protocol， and connecting with the actual work introduces some standard Modbus modules： ioLogik E2000， MB3280， DAM - 3601， and the use of these module method and the matters needing attention.

Key words： Modbus； protocol； module

1 概述

随着科学技术的发展，也随着无线局对信息化的重视，大功率短波发射机房内的设备自动化程度越来越高，发射机自动化系统、天线自动化系统以及附属设备温度自动控制系统普遍应用。在附属设备温度自动控制系统开发过程中，采用厂商的标准Modbus模块能大大缩短系统开发过程，本文结合实际开发过程，针对一些模块的使用与大家探讨交流。

2 Modbus协议介绍

Modbus 通信协议是 Modicon 公司在1979年开发的一种通信协议，是一个请求应答的协议，也是一种串行的、非同步的通讯协议，支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。MODBUS 是一项应用层报文传输协议， 用于在通过不同类型的总线或网络连接的设备之间的客户机/服务器通信。Modbus 通信协议是一种真正开放、标准的、免收许可费的网络通信协议，现已成为一种公认的通用工业标准。基于Modbus 协议，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，从而可以集中监控。

MODBUS 协议允许在各种网络体系结构内进行简单通信。各种设备包括PLC、HMI、驱动程序、动作控制、输入/输出设备都能使用 MODBUS协议来启动远程操作。这些设备可以在串行链路和以太 TCP/IP 网络的 MODBUS 上进行通信。通过使用网关设备可以使不同的设备在使用 MODBUS 协议的总线或网络之间进行通信。Modbus 协议有 2 种传输模式即 RTU 模式和 ASCII 模式，一般工业智能设备都是采用 RTU 模式的Modbus 协议。

Modbus 串行链路协议是一个主-从协议。在同一时刻，只有一个主节点连接于总线，一个或多个子节点 （最大编号为 247 ） 连接于同一个串行总线。由主节点发起通信，子节点在没有收到来自主节点的请求时，从不会发送数据。子节点之间不会互相通信。

Modbus串行链路协议上帧格式如图1所示，地址域为子节点地址，功能码指明服务器要执行的动作，后面跟有表示含有请求和响应参数的数据域。

在 TCP/IP 上的MODBUS 协议是一种报文传输服务，提供以太网上设备之间的客户机/服务器通信，MODBUS 通信前需要建立客户机与服务器之间的 TCP 连接，通信使用一种专用报文头识别 MODBUS 应用数据单元，这种报文头称为 MBAP 报文头。帧格式如图2所示。

3 典型模块介绍

3.1 MOXA 以太网RTU控制器 ioLogik E2200

ioLogik E2000系列产品是一种新型的以太网RTU控制器，是一种智能以太网远程I / O设备，可以连接传感器和开/关，基于PC进行数据采集与设备控制，通过基于事件的PUSH通信方式，实现实时数据采集和报警。E2212配备有8路可设置的 DI/O 通道， 有最简单的本地控制逻辑程序Click&GO，Click&GO还支持一个特殊功能，即“继电器计数”，可以提供继电器开关的计数，实现继电器报废提醒功能，当继电器快要报废时，事先提前通知维护人员替换继电器从而避免系统失效。

在机房附属设备温度控制系统中，E2212可用来控制风机、百叶窗等的开关和证实。使用E2212时要使用配置软件进行IP地址设定，在程序中建立SOCKET连接后，就可以发送相关命令进行设备控制和检测。

开命令：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06， 0x01， 0x05， 0x00，0x01，0xFF，0x00

MBAP 报文头设备地址 功能码写 通道01 状态：ON

关命令：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06，0x01，0x05，0x00，0x01，0x00，0x00

查询开关状态命令：

0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06， 0x01， 0x02， 0x00，0x00，0x00，0x08

MBAP 报文头 设备地址 读输入 首地址 读8个

3.2 标准的Modbus网关MB3280

MB3280是标准的Modbus网关，它可以完成Modbus TCP和Modbus RTU/ASCII协议之间的转换。同时支持16个Modbus TCP master连接，每个端口可以连接31个RTU/ASCII slaves设备，对于RTU/ASCII master最大可以支持 32个TCP slave。是为快速整合Modbus TCP和RTU/ASCII 网络而设计的，使用MB3280，Modbus串口slave设备可以无缝地整合到现有的Modbus TCP网络中，并且Modbus TCP slave也可以和serial master正常通讯，使用MB3280最多可以管理62个串口slave节点，可以为每个通道的Modbus RTU或Modbus ASCII 配置不同的波特率，允许不同的Modbus网络整合到一个Modbus TCP网络上来。

在机房附属设备温度控制系统中，利用MB3280的网关转换功能，可以把串口485的设备例如变频器、温度采集模块等转接到以太网中，方便现场布线，原有的设备控制命令只需要加上MBAP 报文头即可正常使用。

3.3 温度采集模块DAM-3601

DAM-3601是一种远程数字化温度采集系统，可同时连接128个数字温度传感器（共8通道，每路最多16个），以RS485方式同上位机通讯。模块采用DC/24V直流供电，带电源极性保护，测温范围：-55～+125℃，测温距离：≤200m。DAM-3601可使用厂家提供的软件进行模块地址的修改、传感器编号、温度查看等，也可以在程序中发送相关的命令进行温度的采集。

DAM-3601和数字温度探头DS18B20配合使用可用来测量环境温度，DS18b20传感器与模块之间的导线连接应选用绞线连接，如果现场环境电磁干扰比较大，应选用带屏蔽的绞线进行连接，距离超过50米，需要提供单独的5V电源。如果DAM-3601与计算机的485串口连接，发送的相关命令为：

查询温度命令： 0x01， 0x03， 0x00，0x00， 0x00，0x08

模块地址 读 探头首地址 读8个探头

若DAM-3601通过网关MB3280连接到计算机，查询命令需要加上MBAP 报文头。

查询温度命令为：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06，0x01，0x03，0x00，0x00，0x00，0x08

3.4 串口联网服务器

串口服务器能够将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口，使得串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信。串口服务器与网关不同，串口服务器的串口只能连接一个串口设备，与设备连接后，控制命令与原来一样。

3.5 DS18B20

DS18B20是常用的数字智能温度传感器，具有抗干扰能力强，精度高的特点。DS18B20温度传感器接线方便，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现组网多点测温，测温范围：-55℃～+125℃。

4 结束语

MODBUS 协议应用相关的模块还有很多，但是只要模块遵守MODBUS 协议，使用方法和控制命令就相似。使用这些标准模块，可以快速的开发温度控制系统，从而实现对发射机房附属设备的自动，使发射机更加稳定运行。

参考文献：

[1] 李喜东，刘波涛，刘刚.Modbus RTU串行通讯协议在工业现场的应用[J].自动化技术与应用，2005，24（7）：73-76.

[2] ABB公司，Modicon Modbus协议[Z].2002.