MODBUS通訊協議在火電廠自動化改造中的應用

王飛

（華能日照電廠，山東日照　272826）

MODBUS通訊協議在火電廠自動化改造中的應用

王飛

（華能日照電廠，山東日照272826）

隨著火電廠建設步伐的加快，對其中的發電機組綜合性能也提出更高的要求。然而以往火電廠機組改造過程中，多面臨技術缺失局面，使機組很難達到改造要求。通過實踐研究發現，將MODBUS通訊協議引入，對自動化改造目標的實現可起到重要作用。本文將對MODBUS通訊協議相關概述、MODBUS通訊協議下的數據寄存與通訊過程以及火電廠自動化改造中的MODBUS通訊協議應用進行探析。

火電廠MODBUS通訊協議應用

近年來，火電廠在建設過程中逐將較多先進的控制系統與儀表引入，如智能儀表、數據采集器以及PLC控制系統等。盡管這些先進系統引入下，對提升火電廠發電機組綜合性能可起到突出作用，但由于系統與儀表過多，要求借助DCS完成一系列控制與監視操作，而這些操作的實現關鍵在于DCS與所有系統間保持通訊，此時便可考慮以MODBUS通訊協議為依托，對通訊目標的實現將發揮重要作用。因此，本文對火電廠自動化改造中MODBUS通訊協議的應用研究，具有十分重要的意義。

1　MODBUS通訊協議的相關概述

關于MODBUS通訊協議，其可應用的方式集中表現在RTU與ASC II兩種方式上。其中前者強調所選用的二進制數據為8位字節，并通過CRC檢驗方式的應用，對二進制數據進行校驗，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，且在冗余校驗中采用的方式為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通訊協議應用下，通訊的雙方分別為的主機與從機，通訊指令字符串將由主機向從機進行發送，而從機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的回答。對于MODBUS通訊協議中的指令字符串，一般也可具體細化到功能碼、數據起始地址、數據量等方面。保證這些內容合理的情況下，便可引入CRC冗余校驗方式，若字符串校驗結果達到相應標準，可判斷字符串正確，而在結果不一致的情況下，將禁止數據被投入使用［1］。

2　MODBUS通訊下的數據寄存與通訊過程

2.1數據寄存

數據寄存是MODBUS通訊協議應用下需考慮的主要問題，通常需依托于寄存器地址，使通訊雙方數據保持對應。從其中寄存器地址類型看，集中表現為：第一，內部數字量線圈。該地址一般可通過1XXXX進行表示，對于邏輯運算結果，都可通過寄存器的利用實現，無需考慮到設備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，其中寄存器的運用與具體I/O通道保持對應，數字量狀態可直接通過讀取寄存器狀態實現。第三，外部輸入模擬量。對于該寄存地址，可用3XXXX進行表示，其中的I/O通道也與寄存器保持對應，模擬量數值可通過寄存器數值被掌握。第四，內部模擬量。其可用4XXXX對寄存地址進行描述，寄存器在作用上表現為中間寄存器，數值運算結果都可被存放于寄存器中。

2.2通訊過程

MODBUS通訊協議實現中，所采用的主要以主從式通訊為主，其中的主機為一臺，而從機數量有多個。當從機對主機指令字符串接收后，會給予相應的應答，此時便意味整個通訊過程實現。例如，通訊時主機發出的指令中，要求由01從機將內部線圈狀態返回，以0001-0008作為返回地址。此時若線圈狀態正常，其將返回對應的字符串，且在功能碼、從機地址等各方面都與主機命令字符串一樣。這樣整個通訊過程便得以實現［2］。

3　火電廠自動化改造中的MODBUS通訊協議應用

火電廠自動化改造是當前火電廠建設需考慮的主要問題。本文在研究中主要以WT300數據采集器作為實例，其本身具有免維護、通訊距離遠、通訊速率快且價格較低等優勢，在火電廠中應用極為廣泛。為使該采集器應用中，可與DCS系統保持通訊，使整個控制系統更為完整，便需將MODBUS通訊協議引入其中。具體應用中，首先需做好CA總線分析。CAN總線通訊協議本身在數據采集器中有所體現，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。此時采集器裝設中，可考慮與工業現場設備相近位置，使信號采集更為便利，在此基礎上通過一根雙絞線的應用使網絡連接通暢，可滿足信號電纜節約的目標。

其次，需在WT300上做好設計。可考慮將一定數量的輸入通道設置于采集器中，由其負責完成數字量信號、電流、電壓、熱電阻與熱電偶采集過程，并在CAN總線應用下，使采集后的數據向MODCAN接口處傳送。需注意的是，在CAN網絡中，數據采集器在分布數量上有一定的限制，應做好控制工作。

最后，MOD-CAN接口部分。由于設計過程中需考慮到通訊接口問題，如CAN接口方面，其主要負責來自數據采集器中的數據，這就要求引入MODBUS通訊協議使DCS系統能夠對CAN緩存的數據讀取。而對于MOD-BUS接口，也負責向DCS系統中傳送數據，其中主機部分為DCS，從機為MOD-CAN接口。通過MODBUS通訊協議的引入，最終設計的機組在整體性能上都將得到提高，有利于改造目標的實現［3］。

4　結語

MODBUS通訊協議的引入為火電廠自動化改造提供堅實的技術支撐。實際應用該通訊協議中，應正確認識其基本內涵與實現的原理，明確MODBUS通訊協議應用下的通訊過程、數據寄存等問題，在此基礎上結合火電廠發電機組實際情況，利用MODBUS通訊協議，使所有采集器、控制系統能夠重新構成一個新的系統，以此提升系統綜合性能，且節約系統控制成本，對提高火電廠綜合效益將發揮重要作用。

［1］翁獻進.RS232、RS422/RS485串行通訊標準及其在火力發電廠熱工自動化系統中的應用實踐［J］.科技信息，2010，10：241-242.

［2］王藤.基于S7-200PLC的閘門卷揚啟閉機智能測控系統設計與研究［D］.昆明理工大學，2013.

［3］翟偉翔，蘇適.火電廠分散控制系統數據通訊接口［J］.自動化儀表，2011，10：21-24+28.