(太平洋水處理工程有限公司)

　　【內容摘要】本文通過對江陰長江斯菲爾電力儀表公司的多功能電力儀表進行分析，介紹了應用MVI56-ADM模塊與電力儀表連成485網絡，通過PLC讀取多功能電力儀表數據。

　　【關鍵詞】RS-485，MODBUS總線

　　 一、 前言

　　 目前的自控系統中，往往不僅要求接入常規的數字量、模擬量輸入輸出信號，還需要將一些第三方的設備接入自控系統。當第三方設備具有通用接口協議時可使用相應的通信模塊直接接入，當設備使用自定義協議時則較為麻煩，需要調試人員自己編程與第三方設備進行通訊。各PLC廠家分別推出了串口通訊模塊用于與一些非標設備進行通訊，如AB Controllogix系列的1756-MVI/D，SLC系列的1747-BAS模塊，SIEMENS 的CP340/341，CP440/441等，下面以1756-MVI/D模塊與CD194E多功能電力儀表通訊為例介紹PLC與第三方設備通訊的一種方法。

　　二、 MODBUS通訊協議分析

　　 江陰長江斯菲爾電力儀表公司CD194E系列的多功能電力儀表是采用遠程RS-485數字接口（差分、半雙工）和使用MODBUS-RTU通訊協議，來實現對儀表的編程、數據采集等功能，MODBUS協議簡介如下：

　　 MODBUS協議是一種主從式點對點的通訊協議，允許一臺主機和多臺從機之間進行數據通信，在CD194E系列的多功能電力儀表通訊系統中，主機是微機（PC、工控機、PLC），從機是CD194E系列儀表。在該通訊系統中，允許系統連接多達128個儀表及1200米的通訊距離。通訊方式采用主機請求，從機應答。即：主機提出命令請求，從機響應接收數據后作數據分析，如果數據滿足通訊規約，從機做數據響應。

　　 主、從機間的通訊每一幀數據包含以下信息（16進制）：

　　 從機地址、命令字、信息字、校驗碼

　　 從機地址（1個字節）：從機設備號，主機利用從機地址來識別進行通訊從機設備。

　　 命令字（1個字節）：設定主機對從機的通訊內容。

　　 信息字（N個字節）：包括進行兩機通訊中各種數據地址、數據長度、數據信息。

　　 校驗碼（2個字節）：用于檢測數據通訊錯誤，采用循環冗余碼CRC16。

　　 通訊參數的設置：通過儀表上的編程鍵盤對儀表的儀表地址（1-247）、通訊速度（4800或9600）和數據格式（1個起始位，8個數據位，1個停止位，可選擇無校驗位、奇校驗位、偶校驗位。）進行設置。

　　 三、1756-MVI/D模塊介紹

　　 1756-MVI/D模塊是CONTROLLOGIX系統使用的多廠商接口模塊（ControlLogix Multi-Vendor Interface Module），主要用于與第三方設備進行通訊，MVI系列種類繁多，大多具有固定協議，可支持MODBUS、MODBUS PLUS等多種網絡，它與PROSOFT公司提供的第三方模塊MVI56系列基本相同。其中的MVI/D模塊是可編程通訊模塊。

　　 該模塊具有SETUP MODE和APPLICATION MODE兩種工作方式。當模塊上的設置開關處于SETUP模式時，我們可通過超級終端(Hyper Terminal)軟件對模塊進行設置，初始化時要注意超級終端選擇相對應的波特率等參數。

　　 1756-MVI/D模塊的通訊端口可通過短接片設定為RS232,RS422及RS485三種通訊協議。實際應用中我們選用了RS232通訊外接RS232/485轉換模塊進行通訊。

　　 四、 PLC通訊軟件的規劃與開發

　　 Modbus通訊協議執行過程：

　　 主機通過網絡傳送給從機以下內容來建立起主從通訊方式:

　　 (1) 建立起主從通訊方式

　　 •從機地址

　　 •定義所請求動作的操作碼

　　 •要發送的數據

　　 •校驗碼

　　 (2) 從機返回的內容包括:

　　 •所采取的動作

　　 •返回的數據

　　 •校驗碼

　　 如果錯誤發生在接收信息時或從機不能執行要求的操作，從機將會產生一個出錯信息并作為響應送出。

　　 Modbus命令較多，根據工程實際情況，我們將數據通訊流程作了適當的簡化，PLC定時發送數據讀取命令，然后等待儀表返回讀取的數據，在設定的時間間隔內未讀取正確信息，則接受緩沖區清零，發送下一個儀表數據查詢命令，等待下一個儀表返回數據…如此循環往復。

　　 PLC發送的數據由于較規則，一般命令字節較短，我們可以將之事先編制好，存放在PLC中，定時依次將這些命令傳送到通訊模塊中，通過通訊口將其發出，當接收到指定幀后進行數據校驗，如正確則將其傳送到PLC中相應位置進行處理，如不正確或未收到返回信息則該站點通訊故障計數器加1，當連續三次接受不成功則報警通訊故障。

　　 五、 調試中發現的問題

　　 在調試中我們也發現了一些問題，主要有以下兩點：

　　 1. 在系統調試中，發現一奇怪的現象，當MVI56模塊端口設置為485形式時，與儀表通訊不正常，但用一筆記本掛接在網絡上可偵測到MVI56模塊發出的字符，改為232接口形式外加232/485轉換器通訊正常，經咨詢技術支持，判斷為儀表的485電平信號和MVI56-MCM的485電平信號不匹配。對于這種情況建議使用232/485轉換器。

　　 2. 哪一根線是A、哪一根線是B不同的制造商采用不同的標簽規定，有可能不同廠家的設備連接時需要交換接線以便確定，這也是最簡便的方法。其實B線應該是在空閑狀態下電壓更高的那一根。即A線相當于-，B線相當于+。可在網絡空閑的狀態下用電壓表檢測。如果B線沒有比A線電壓更高，那么就會存在連接問題。

　　六、 結束語

　　 該通訊系統通過反復調試，達到了預定的應用效果，系統運行穩定。相對與使用上位機系統與第三方設備通訊而言，該通訊系統的優點是：

　　 1． PLC系統直接通訊在硬件上接線等更為方便，無須將這些第三方設備通訊線接至中控室計算機。

　　 2． 系統穩定可靠，雖然PLC系統通訊程序的編制調試不太直觀，調試周期相對較長，但由于PLC的MTBF比計算機高得多，且人為因素較少，所以其運行的可靠性大大提高。