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基于MODBUS现场总线的大型设备监测监控系统的研究

关键字：MODBUS现场总线监测监控系统

现场总线技术是当今自动化技术研究的热点之一，它应用于工业现场可以在微机集控设

备之间实现双向串行多节点数字通讯。它把单个分散的被控设备作为网络节点，以现场总线

为纽带，把所有被控设备连接成可以相互沟通信息、共同完成自动控制任务的网络系统，具

有分散控制、系统构造简单、节约硬件设备、易于安装维护等优点。

为了更大程度地提高矿井平安、迎合未来无人化工作面开展趋势，煤矿井下综采工作面

大型设备远程监测监控功能的实现至关重要。目前综采工作面的大型设备如采煤机、刮板输

送机、破碎机、机等大都采用智能型组合电器进展集中控制，但缺乏远程监测监控功能。本

文以HT6L1-400Z/1140智能型组合电器为研究对象，根据煤矿现有平安生产监测监控系统的

网络特点，采用Modbus总线技术编制了通讯软件，实现了组合电器与平安监测监控系统的

无缝，到达了对大型设备远程监测监控的目的。

1Modbus协议简介

Modbus通讯协议由Modican公司开发，是当今主流现场总线协议之一。通过它，集控

设备相互之间、集控设备经由网络和其它设备之间可以通讯；通过它，不同厂商生产的控制

设备可以连成工业控制网络，进展集中监控等。该协议有以下特点[1-2]：物理接口符合

EIA-485规*；能组成主从的单主控制网络；通过简单的通讯报文完成对从节点的读写操作；

当主节点轮询即逐一从节点时，要求从节点返回一个应答信息；主节点也可以对网段上所有

从节点进展播送通讯。

Modbus通讯协议有两种消息帧格式：ASCII和RTU帧格式。ASCII消息以冒号字符开

场，以回车换行符完毕，其它域使用的传输字符为十六进制；RTU消息则以传递一段空闲时

间为开场和完毕，这段时间不小于3.5倍的字符发送时间T，一般取4T。

Modbus通讯协议定义了在这些网络上连续传输的报文帧格式，确定了将数据打包成报

文帧以及解码的方法。采用RTU格式的Modbus通讯协议报文帧格式如表l所示。

表1.Modbus通讯协议的RTU报文帧格式

RTU帧中各功能块作用如下：

地址域：地址域为被查询的从节点地址，它所表示的从节点有效地址*围为0～247，其

中0表示播送地址。

功能域：功能域的代码*围是1～255。有些代码适用于所有控制器，有些代码用于特定

控制器，还有些保存以备用户功能扩展使用。当消息从主设备发往从设备时，功能代码域将

告之从设备需要执行哪些行为。例如功能编码03H为读存放器(内部字变量)，用于读取从节

点的存放器值。

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数据域：数据域包括本帧数据域的字节数量、数据字节l～n，这些数据可以是I/O值、

状态数据或其它测量控制信息。

CRC校验域：在Modbus通讯协议中的RTU帧校验通常采用CRC循环冗余校验。整个信

息帧以连续的数据位流进展传输，CRC校验从地址域开场对报文帧的所有数据进展校验。

从站识别主站按地址发来的消息，决定要执行何种操作。主设备可单独和从设备通讯，

从设备返回一消息作为回应；主设备也能以播送方式和所有从设备通讯，此时从设备不作任

何回应。从节点的正常应答是发送一样的报文帧