王飛

（華能日照電廠，山東日照　272826）

MODBUS通訊協(xié)議在火電廠自動化改造中的應(yīng)用

王飛

（華能日照電廠，山東日照272826）

隨著火電廠建設(shè)步伐的加快，對其中的發(fā)電機(jī)組綜合性能也提出更高的要求。然而以往火電廠機(jī)組改造過程中，多面臨技術(shù)缺失局面，使機(jī)組很難達(dá)到改造要求。通過實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，將MODBUS通訊協(xié)議引入，對自動化改造目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可起到重要作用。本文將對MODBUS通訊協(xié)議相關(guān)概述、MODBUS通訊協(xié)議下的數(shù)據(jù)寄存與通訊過程以及火電廠自動化改造中的MODBUS通訊協(xié)議應(yīng)用進(jìn)行探析。

火電廠MODBUS通訊協(xié)議應(yīng)用

近年來，火電廠在建設(shè)過程中逐將較多先進(jìn)的控制系統(tǒng)與儀表引入，如智能儀表、數(shù)據(jù)采集器以及PLC控制系統(tǒng)等。盡管這些先進(jìn)系統(tǒng)引入下，對提升火電廠發(fā)電機(jī)組綜合性能可起到突出作用，但由于系統(tǒng)與儀表過多，要求借助DCS完成一系列控制與監(jiān)視操作，而這些操作的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于DCS與所有系統(tǒng)間保持通訊，此時(shí)便可考慮以MODBUS通訊協(xié)議為依托，對通訊目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將發(fā)揮重要作用。因此，本文對火電廠自動化改造中MODBUS通訊協(xié)議的應(yīng)用研究，具有十分重要的意義。

1　MODBUS通訊協(xié)議的相關(guān)概述

關(guān)于MODBUS通訊協(xié)議，其可應(yīng)用的方式集中表現(xiàn)在RTU與ASC II兩種方式上。其中前者強(qiáng)調(diào)所選用的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為8位字節(jié)，并通過CRC檢驗(yàn)方式的應(yīng)用，對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，具有較快的通訊速度。而ASC II方式下，其利用的為ASC II碼，為7位字節(jié)，且在冗余校驗(yàn)中采用的方式為LRC，通訊速率上相比RTU要低處許多。所以在通訊方式選擇中，可考慮引入R TU通訊方式。另外，MODBUS通訊協(xié)議應(yīng)用下，通訊的雙方分別為的主機(jī)與從機(jī)，通訊指令字符串將由主機(jī)向從機(jī)進(jìn)行發(fā)送，而從機(jī)會判斷其中是否有與地址不相同的指令，通過篩選后給出相應(yīng)的回答。對于MODBUS通訊協(xié)議中的指令字符串，一般也可具體細(xì)化到功能碼、數(shù)據(jù)起始地址、數(shù)據(jù)量等方面。保證這些內(nèi)容合理的情況下，便可引入CRC冗余校驗(yàn)方式，若字符串校驗(yàn)結(jié)果達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，可判斷字符串正確，而在結(jié)果不一致的情況下，將禁止數(shù)據(jù)被投入使用［1］。

2　MODBUS通訊下的數(shù)據(jù)寄存與通訊過程

2.1數(shù)據(jù)寄存

數(shù)據(jù)寄存是MODBUS通訊協(xié)議應(yīng)用下需考慮的主要問題，通常需依托于寄存器地址，使通訊雙方數(shù)據(jù)保持對應(yīng)。從其中寄存器地址類型看，集中表現(xiàn)為：第一，內(nèi)部數(shù)字量線圈。該地址一般可通過1XXXX進(jìn)行表示，對于邏輯運(yùn)算結(jié)果，都可通過寄存器的利用實(shí)現(xiàn)，無需考慮到設(shè)備I/O通道問題。第二，外部輸入線圈。該部分寄存器地址通常可用2XXXX表示，其中寄存器的運(yùn)用與具體I/O通道保持對應(yīng)，數(shù)字量狀態(tài)可直接通過讀取寄存器狀態(tài)實(shí)現(xiàn)。第三，外部輸入模擬量。對于該寄存地址，可用3XXXX進(jìn)行表示，其中的I/O通道也與寄存器保持對應(yīng)，模擬量數(shù)值可通過寄存器數(shù)值被掌握。第四，內(nèi)部模擬量。其可用4XXXX對寄存地址進(jìn)行描述，寄存器在作用上表現(xiàn)為中間寄存器，數(shù)值運(yùn)算結(jié)果都可被存放于寄存器中。

2.2通訊過程

MODBUS通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)中，所采用的主要以主從式通訊為主，其中的主機(jī)為一臺，而從機(jī)數(shù)量有多個。當(dāng)從機(jī)對主機(jī)指令字符串接收后，會給予相應(yīng)的應(yīng)答，此時(shí)便意味整個通訊過程實(shí)現(xiàn)。例如，通訊時(shí)主機(jī)發(fā)出的指令中，要求由01從機(jī)將內(nèi)部線圈狀態(tài)返回，以0001-0008作為返回地址。此時(shí)若線圈狀態(tài)正常，其將返回對應(yīng)的字符串，且在功能碼、從機(jī)地址等各方面都與主機(jī)命令字符串一樣。這樣整個通訊過程便得以實(shí)現(xiàn)［2］。

3　火電廠自動化改造中的MODBUS通訊協(xié)議應(yīng)用

火電廠自動化改造是當(dāng)前火電廠建設(shè)需考慮的主要問題。本文在研究中主要以WT300數(shù)據(jù)采集器作為實(shí)例，其本身具有免維護(hù)、通訊距離遠(yuǎn)、通訊速率快且價(jià)格較低等優(yōu)勢，在火電廠中應(yīng)用極為廣泛。為使該采集器應(yīng)用中，可與DCS系統(tǒng)保持通訊，使整個控制系統(tǒng)更為完整，便需將MODBUS通訊協(xié)議引入其中。具體應(yīng)用中，首先需做好CA總線分析。CAN總線通訊協(xié)議本身在數(shù)據(jù)采集器中有所體現(xiàn)，可保持10km的通訊距離與1Mbps的通訊速率，并將雙絞線作為通訊介質(zhì)。此時(shí)采集器裝設(shè)中，可考慮與工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備相近位置，使信號采集更為便利，在此基礎(chǔ)上通過一根雙絞線的應(yīng)用使網(wǎng)絡(luò)連接通暢，可滿足信號電纜節(jié)約的目標(biāo)。

其次，需在WT300上做好設(shè)計(jì)。可考慮將一定數(shù)量的輸入通道設(shè)置于采集器中，由其負(fù)責(zé)完成數(shù)字量信號、電流、電壓、熱電阻與熱電偶采集過程，并在CAN總線應(yīng)用下，使采集后的數(shù)據(jù)向MODCAN接口處傳送。需注意的是，在CAN網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)采集器在分布數(shù)量上有一定的限制，應(yīng)做好控制工作。

最后，MOD-CAN接口部分。由于設(shè)計(jì)過程中需考慮到通訊接口問題，如CAN接口方面，其主要負(fù)責(zé)來自數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)，這就要求引入MODBUS通訊協(xié)議使DCS系統(tǒng)能夠?qū)AN緩存的數(shù)據(jù)讀取。而對于MOD-BUS接口，也負(fù)責(zé)向DCS系統(tǒng)中傳送數(shù)據(jù)，其中主機(jī)部分為DCS，從機(jī)為MOD-CAN接口。通過MODBUS通訊協(xié)議的引入，最終設(shè)計(jì)的機(jī)組在整體性能上都將得到提高，有利于改造目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)［3］。

4　結(jié)語

MODBUS通訊協(xié)議的引入為火電廠自動化改造提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。實(shí)際應(yīng)用該通訊協(xié)議中，應(yīng)正確認(rèn)識其基本內(nèi)涵與實(shí)現(xiàn)的原理，明確MODBUS通訊協(xié)議應(yīng)用下的通訊過程、數(shù)據(jù)寄存等問題，在此基礎(chǔ)上結(jié)合火電廠發(fā)電機(jī)組實(shí)際情況，利用MODBUS通訊協(xié)議，使所有采集器、控制系統(tǒng)能夠重新構(gòu)成一個新的系統(tǒng)，以此提升系統(tǒng)綜合性能，且節(jié)約系統(tǒng)控制成本，對提高火電廠綜合效益將發(fā)揮重要作用。

［1］翁獻(xiàn)進(jìn).RS232、RS422/RS485串行通訊標(biāo)準(zhǔn)及其在火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐［J］.科技信息，2010，10：241-242.

［2］王藤.基于S7-200PLC的閘門卷揚(yáng)啟閉機(jī)智能測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究［D］.昆明理工大學(xué)，2013.

［3］翟偉翔，蘇適.火電廠分散控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊接口［J］.自動化儀表，2011，10：21-24+28.