胡寶棋　 張波　 邢超

　　摘要：通過微山污水處理廠的工程實例，詳細介紹了工程中常用的電量表與施耐德PLC通過MODBUS通訊的實現方法。對類似的工程有一定的參考作用。
　　關鍵字：MODBUS 通訊

1．微山污水處理廠的情況

　 山東省微山縣污水處理廠日處理污水4萬噸，采用CAST生物池的處理技術，出水水質達到國家二級綜合排放標準。一個運行周期分為四個階段：進水，曝氣，沉淀和潷水。
　　自控系統遵循“集中管理、分散控制，資源共享”的原則，采用二級分布式計算機控制系統。全廠的自動監控系統由現場儀表, 現場PLC站，防雷系統和上位監控站組成。

微山污水處理控制系統框圖

　　配電室高低壓配電柜共有智能電量表24塊，通過MODBUS總線將電量測量信號送到PLC。MODBUS總線應用十分廣泛，并且已經成為國家標準。不同生產廠家提供的MODBUS 數據格式略有不同，給工程應用帶來了一定困難。本項目經過一定時間的摸索實驗，成功地把數據讀取出來。現把過程方法介紹，與大家分享。

2．電量表的調試

　　微山污水處理廠使用了2種類型的智能電量表EPM420A和DPM400，分別安裝于低壓配電柜和高壓配電柜上，共有24塊。
　　儀表情況
　　EPM420A原產地為英國，顯示測量一體單元，可以有三種接線形式：單相測量；三相三線制不平衡負載測量；三相四線制不平衡負載測量。可以測量電壓、電流、功率因數、頻率、功率、能量等參數。具有RS485 MODBUS通訊口。EPM420A有2張數據表，分別需要MODBUS的3#和4#總線代碼來訪問，數據存放格式為單精度浮點，首地址為高字，末地址為低字。
　　DPM400原產地為瑞士，顯示測量一體單元，可以測量電壓、電流、功率因數、頻率、功率、能量等45種參數。具有RS485 MODBUS通訊口。DPM400有一張數據表，需要MODBUS的3#總線代碼訪問，數據格式為無符號整數，設備制造商提供一張計算公式表，讀到的整數經過公式計算，得到對應的電量值。
　　PLC情況
　　采用施耐德公司的PREMIUM 系列PLC，SCY21601通訊卡。
　　組態軟件：PL7PRO 4.2

　　MODBUS 命令表

Modbus 請求

功能碼

命令函數 讀位

16#01 READ_VAR 讀字

16#03 READ_VAR 讀輸入位

16#02 SEND_REQ 讀輸入字

16#04 SEND_REQ

　　接線和協議設置
　　電氣接口為2線制RS485，使用屏蔽雙絞線連接（典型線規為22BELDEN8761或等同規格），所有“A”和“B”型接口都是菊鏈在一起的，屏蔽線應該連接到“地”端，采用單點接地。
　　EPM420A和DPM400統一設定RTU數據格式：數據位 8，無校驗，停止位 1，波特率9600bps。
　　調試過程
　　DPM400：用READ_VAR命令把對應地址的整型數讀上來，通過提供的計算公式可以把相應電量計算出來。

　　注意:用PL7的DEBUG窗口Identification 按鈕測試，這類表沒有響應,表內置的可能不是完整的MODBUS，PL7 DEBUG 用的功能碼表內軟件沒有提供。所以，不能用PL7的DEBUG測試這塊表是否連通，要到程序中通過報告字來判斷是否通訊成功。
　　　EPM420A：由于儀表內有2張數據表，用不同的功能碼來訪問，并且數據格式為浮點型，數據讀取就非常困難和復雜。PL7的READ_VAR命令中沒有做3#和4#功能的區分，所以起初技術人員認為這2張表的數據地址有重疊，是無法正確地讀到PLC中的。進一步的查找資料，READ_VAR和SEND_REQ命令的不同之處，4#功能碼可以由SEND_REQ來實現，這樣理論上就可以通過READ_VAR和SEND_REQ把2張表的數據讀上來。
　　參數初始化

　　

　　讀取命令
　　
　　數據轉換
　　讀上來的數據存放在目標地址%MW1350起始的變量中，PL7中浮點數的格式為IEC標準型，首地址為低字，末地址為高字，這點與EPM420A中的浮點格式不同（順序相反）。
　　%MW1350：返回狀態0—成功，1—失敗；
　　%MW1351：=16#0004 返回功能碼
　　%MW1352:=16#PF₀0A　 0A 為接收的字節長度
　　%MW1353:=16#PF₁pf₀ PF/pf 為接收的字節數據
　　%MW1354:=16#PF₂pf₁ 把接收的字節數據解析為浮點數測量值的過程:
　　

　　%MF360 為讀到的電量表的浮點測量值。
　　另外，儀表的通訊響應速度比PLC慢得多，當儀表的數量較多時，需要用時間片的方法來控制PLC的讀取時間間隔，以避免造成通訊數據的堵塞。在本工程中采用定時器和報告字第一個字的X0位（表示該表的反應狀態，0-等待，1-正在發送數據）共同控制PLC的讀取時間間隔。
　　通過以上的方法，比較好地解決了本項目中的電量表通訊問題。

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作者：胡寶棋　　 中自控（北京）環境工程有限公司
　　　邢超　　　　　　 微山污水處理廠