PC機與PLC的串行通信通過(guò)Modbus TCP協(xié)議實(shí)現

2 modbus tcp串行通信分析與實(shí)現
某智能樓宇中各子系統主要采用PLC作為主控模塊，如圖2所示。網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)采用modbus tcp網(wǎng)絡(luò )通信模式，中央管理系統與該網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)是亟待解決的問(wèn)題，plc將智能樓宇中各子系統的相關(guān)狀態(tài)和參數信息保存于它的寄存器中，中央管理系統需要讀取plc中一些保持寄存器的數值，以此來(lái)進(jìn)行智能樓宇的全面監控與管理。modbus tcp協(xié)議提供了相應指令來(lái)進(jìn)行保持寄存器的讀取。

2.1 協(xié)議分析
modbus tcp數據報文結構，如圖3所示。

一次modbus tcp讀取保持寄存器的通信分析(省略了ip/tcp頭)：
從左向右分析該數據報文：00 03為此次通信編號，一般每次通信之后將被要求加1以區別不同的通信數據報文；00 00表示協(xié)議標識符，00 00為modbus協(xié)議；00 06為數據長(cháng)度，用來(lái)指示接下來(lái)數據的長(cháng)度，單位字節；03為設備地址，用以標識連接在串行線(xiàn)或者網(wǎng)絡(luò )上的遠程服務(wù)端的地址。以上七個(gè)字節也被稱(chēng)為modbus報文頭。03為功能碼，此時(shí)代碼03為讀取保持寄存器數據。00 00 00 01為功能碼的參數，指示將被讀取的保持寄存器的地址與長(cháng)度。從左向右分析該數據報文：00 03為此次通信編號，應答報文要求與先前對應的請求保持一致；00 00為協(xié)議標識符，00 00表示modbus協(xié)議；00 05為數據長(cháng)度，用來(lái)指示接下來(lái)數據的長(cháng)度，單位字節；03為設備地址，應答報文要求與先前對應的請求保持一致。以上七個(gè)字節同樣為modbus報文頭。03為功能碼，正常情況下應答報文要求與先前對應的請求保持一致，如果出錯則返回80h+先前的功能碼。02為功能碼的第一個(gè)參數，指示接下來(lái)數據的字節長(cháng)度；00 17為被讀取的保持寄存器中的數據值，即要求被讀取的地址為00 00的保持寄存器中的數值為0017h。
測試程序(master)發(fā)送數據(hex)及 plc(modbus tcp slave) 響應數據(hex)樣例分析如圖4所示。

2.2 程序流程
以下是主程序的流程圖，如圖5所示，主要功能是建立tcp/ip連接以及連接錯誤處理。
modbus tcp協(xié)議的每一次工作循環(huán)的流程圖，如圖6所示。

2.3 程序測試

;首先在ip中填上需要被連接的服務(wù)端ip地址，然后點(diǎn)擊connect進(jìn)行連接。連接成功后，在oFFset中填寫(xiě)需要讀取的保持寄存器的開(kāi)始地址，在length中填寫(xiě)需要讀取的保持寄存器的長(cháng)度。最后點(diǎn)擊trigger讀取一次上述保持寄存器，同時(shí)將在sent和received中顯示發(fā)送及收到的數據報文(hex)，并且在data monitor中顯示對這些報文的解釋。
3 結束語(yǔ)
本文對Modbustcp協(xié)議以及modbus tcp串行通信在智能樓宇工程中的應用作了簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)分析研究了modbus tcp讀取PLC的保持寄存器數據的過(guò)程，并提出實(shí)現modbus tcp協(xié)議通信的解決方案，進(jìn)行編程以及調試，成功實(shí)現了預期的功能。