现场总线控制系统（FCS）系列：Schneider Electric Modbus_（11）.Modbus在工业自动化中的实际案例.docx

PAGE1

PAGE1

Modbus在工业自动化中的实际案例

引言

在工业自动化领域，Modbus协议因其简单、可靠和广泛支持而被广泛应用于各种设备和系统的通信。特别是在纸浆和造纸工业中，Modbus协议被用于连接各种传感器、执行器、PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（监督控制和数据采集）系统。本节将通过具体的实际案例，展示如何在纸浆和造纸工业控制系统中使用Modbus协议进行数据交换和控制。

案例一：纸浆生产线的温度监测

背景

在纸浆生产线中，温度是一个关键参数，影响着纸浆的质量和生产效率。通过Modbus协议，可以实现对多个温度传感器的集中监控和数据采集，从而确保生产过程的稳定性和安全性。

系统架构

温度传感器：安装在纸浆生产线的各个关键位置，如反应釜、干燥器等。

PLC：负责采集温度传感器的数据，并通过Modbus协议将数据传输到SCADA系统。

SCADA系统：用于显示和记录温度数据，并进行报警和控制。

Modbus通信配置

温度传感器配置

假设使用的是ModbusRTU协议的温度传感器，每个传感器都有一个唯一的设备地址（1-247）。配置传感器时，需要设置以下参数：

设备地址：例如，反应釜的温度传感器设备地址为1。

波特率：例如，9600bps。

数据位：例如，8位。

停止位：例如，1位。

校验位：例如，无校验或奇偶校验。

PLC配置

PLC通过ModbusRTU协议与温度传感器通信。配置PLC时，需要设置以下参数：

通信端口：例如，COM1。

波特率：与传感器一致，例如9600bps。

数据位：与传感器一致，例如8位。

停止位：与传感器一致，例如1位。

校验位：与传感器一致，例如无校验或奇偶校验。

数据采集和处理

读取温度数据

PLC通过ModbusRTU协议读取温度传感器的数据。以下是一个简单的代码示例，展示如何通过Modbus库读取温度数据：

#导入所需的库

importminimalmodbus

#配置温度传感器

sensor=minimalmodbus.Instrument(/dev/ttyUSB0,1)#设备地址为1

sensor.serial.baudrate=9600#波特率

sensor.serial.bytesize=8#数据位

sensor.serial.stopbits=1#停止位

sensor.serial.parity=minimalmodbus.serial.PARITY_NONE#无校验

#读取温度数据

defread_temperature(sensor,register_address):

读取温度传感器的数据

:paramsensor:温度传感器对象

:paramregister_address:寄存器地址

:return:温度值

temperature=sensor.read_register(register_address,1)#读取寄存器地址1的数据，1表示数据类型为浮点数

returntemperature

#示例：读取反应釜的温度数据

register_address=1#假设温度数据存储在寄存器地址1

temperature=read_temperature(sensor,register_address)

print(f反应釜的温度:{temperature}°C)

数据处理和报警

PLC读取到的温度数据需要进行处理和报警。以下是一个简单的代码示例，展示如何处理温度数据并设置报警阈值：

#设置温度报警阈值

TEMPERATURE_THRESHOLD=80#温度报警阈值为80°C

#处理温度数据并设置报警

defprocess_temperature(temperature):

处理温度数据并设置报警

:paramtemperature:温度值

:return:报警状态

iftemperatureTEMPERATURE_THRESHOLD:

return报警：温度过高

else:

return温度正常

#示例：处理反应釜的温度数据

alarm_status=process_temperature(temperature)

print(alarm_status)

SCADA系统集成

SCADA系统通过Modbus协议与PLC通信，获取温度数据并