Modbus通訊協議在空氣壓縮機監控系統中的應用

引言

廣東某鉛鋅礦運轉工區的空氣壓縮機組是采礦生產中的關鍵設備，共有六臺進口的英格索蘭CENTAC空氣壓縮機，它的運行穩定與否直接關系到整個礦區的安全生產和經濟效益。

原上位機監控軟件為英格索蘭公司的CEM2.52，由于其數據處理量大，數據更新速度慢；并且軟件必須運行在Windows英文版操作平臺上，操作人員很難看懂英文數據，軟件版本也無法升級；另外，上位機的報警功能失效，遠程操作與管理功能無法實現，造成操作人員無法及時發現問題，處理突發事件。為了解決上述存在的問題，提高生產自動化程度，決定對空氣壓縮機組原有的監控系統進行改造。控制系統間的通訊是改造過程中的難點，本文介紹了采用Modbus通訊協議實現上述通訊的方法，采用力控組態軟件開發了空氣壓縮機監控系統，實現了空氣壓縮機組的智能化控制，使得空氣壓縮機運轉穩定、可靠、精度高、維護方便，而且保證了礦區的安全生產，具有直接的經濟效益。

1 Modbus通訊協議

1．1協議

Modbus協議是由MODICON公司為其控制器設計的一種可靠而有效的工業控制系統通信協議。從功能上看，可以認為是一種現場總線[1]。Modbus協議定義了消息域格式和內容的公共格式，使控制器能認識和使用消息結構，而無需考慮通信網絡的拓撲結構，它描述了一個控制器訪問其它設備的過程。當采用Modbus協議通信時，此協議規定每個控制器需要知道自己的設備地址，識別按地址發來的消息，如何響應來自其它設備的請求，如何偵測錯誤并記錄。其數據通訊采用主—從方式，主機只能有1臺，每個從機都有指定的地址，地址范圍在0～247之間（其中0為廣播地址），只有主機具有主動權，從機只能對主機發送的命令作出響應。當主機端發出數據請求消息（查詢）時，從機端接收到正確消息后就可以發送數據到主機端以響應請求；主機端也可以直接發消息修改從機端的數據，實現讀和寫。查詢—回應周期如圖1。如果采用廣播方式（地址為0）查詢，從機不作任何回應。

1．2 信息塊格式

Modbus通訊時主機發出的指令字符串的通常格式如表1。

從機地址：主機指明的接收命令的從機地址。

功能碼：功能碼決定本次通訊要求從機執行的動作，功能碼占1個字節，MODBUS可能的功能代碼范圍是十進制的1～255。其中有些代碼適用于所有的控制器，有些是針對某種MODICON控制器，有些是為用戶保留或備用。表2為Modbus協議規定的標準功能碼，某些設備的Modbus協議只兼容其中的一部分功能碼，表中的功能碼為16進制數。