SS-431作為Modbus Hub的應用
摘要：介紹帶有Modbus通信接口的PLC與多個具有Modbus協議的串口設備之間的通信。泗博自動化的智能串口協議轉換模塊SS-431在其中的應用。
關鍵詞：Modbus協議 整合Modbus設備 Modbus Hub 數據採集
多種非Modbus協議轉Modbus Modbus Hub 定製協議 智能串口協議轉換模塊，串口轉modbus
 
一．            引言
現代工業的迅速發展，不斷促進着自動化控制技術及設備通信技術的創新和發展。當前，PLC、DCS、智能儀表等已廣氾應用到現場生產控制系統中，併發展到由上述設備相互協同、共同面向整個生產過程的分布式工業控制系統。在此系統中，現場總線通信技術至關重要。本文將多個Modbus串口設備通過SS-431的數據採集轉換為一個Modbus從站，方便PLC的數據讀取和控制。
二．            SS-431使多個Modbus設備如同一個設備被訪問
SS-431智能串口協議轉換模塊整合多個Modbus協議設備，使多達近百個Modbus設備如同一個設備那樣被訪問。SS-431的一個串口設置成Modbus從站，另一個串口設置成Modbus主站，這個主站下接有多個Modbus從站設備。PLC只需訪問SS-431一個設備即可讀寫下面多個Modbus從站設備的數據。如下圖1所示：

                     
 

                                                                              圖1：系統結構圖
在上圖所示中，現場各種智能儀表(採用的是Modbus協議)都能夠通過泗博自動化的智能串口協議轉換模塊SS-431連接到PLC。
三．            Modbus協議簡介
Modbus協議是一種適用於工業控制領域的主從式串口通訊協議，它採用查詢通訊方式進行主從設備的信息傳輸，可尋址1-247個設備地址範圍。協議包括廣播查詢和單獨設備查詢兩種方式，二者區別就是廣播查詢不需要從設備回應信息，主、從設備查詢通訊過程見如圖2所示：

                           


                                                          圖2 Modbus主、從設備查詢響應
Modbus協議常用功能碼如圖3所示：

                                
                                                                         圖3 Modbus協議常用功能碼
Modbus協議有兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式較ASCII模式能傳輸更多的數據，所以工業網絡大都採用RTU模式。RTU模式下的信息傳輸報文格式如圖4所示：

                                

                                                                        圖4 Modbus RTU信息報文格式
它沒有起始位和停止位，而是由至少3.5個字符間隔時間作為信息的起始和結束標誌。信息幀所有字符位由16進制字符0-9、A-F組成。
    Modbus RTU通訊協議幀結構如圖5所示：

                                 
                                                                            圖5 RTU通訊協議幀格式
Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數據示例：主設備查詢如圖6所示：

                                            
                                                                              圖6 主設備查詢格式
Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數據示例：從設備響應如圖7所示：

                                  
                                                                              圖7 從設備響應格式
四．            智能串口協議轉換模塊SS-431的配置軟件SS-123
1 使用配套軟件設置SS-431的子網相關參數和命令
2 先雙擊按鈕讓網關進入配置狀態，打開配置軟件SS-123(見產品光盤或者訪問公司網站www.sibotech.net下載)
3 PLC與SS-431通訊，SS-431選擇Modbus從站模式，如下圖所示：

                             
 
紅色標記處為從站地址，需要進行填寫；其他參數根據用戶所需自行設置。
4 SS-431與設備通信，SS-431選擇Modbus主站模式，如下圖所示：

                             


在Modbus主站模式下，用戶可以在子網中配置多個節點，並且可配置多條命令。
五．            PLC讀取現場設備和儀表數據
PLC通過SS-431讀寫現場串口設備數據。SS-431的兩個串口之間的數據轉換通過“映射”關係來建立。在SS-431中有兩塊數據緩衝區，一塊是輸入數據緩衝區(1K字節)，另一塊是輸出數據緩衝區(1K字節)。
SS-431讀取的數據放入到輸入數據緩衝區，供PLC讀取。PLC寫入的數據放入輸出數據緩衝區，SS-431從輸出數據緩衝區取數據，通過寫命令輸出到相應的現場設備或儀表中。
六．            結束語
在該系統中，智能串口協議轉換模塊SS-431起到了Modbus Hub的作用，分擔PLC與多個Modbus設備通信的負荷，提高PLC的使用效率，並整合這些設備的離散數據區到連續的數據區，提高Modbus協議通信的效率。