基于modbus協議的S7—300PLC溫度數據采集

寇洪濤

摘 要：錢家營礦600水泵房和850水泵房通過自動化改造，實現“有人巡視、無人值守”目的，把兩個水平的關鍵數據通過網絡傳輸到全礦自動化平臺系統中，實現遠程開泵，實時監測水泵的各項性能參數，本文主要闡述如果通過modbus協議的RS485總線采集電機和水泵的溫度參數到PLC中，經過PLC處理通過網絡模塊實時顯示在地面上位機界面。

關鍵詞：modbus協議；溫度采集；水泵房；S7-300PLC

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A

0.前言

錢家營礦的涌水量比較大，共設置了3個水平的泵房，伴隨著全自動化礦井的建設，需要對-600水泵房和-850水泵房進行升級改造，水泵和電機的溫度參數保證著水泵的安全運行，每個水泵房共設置10臺排水泵，每臺水泵通過YBD-200溫度巡檢儀進行溫度采集，該儀表采用的是modbus協議通過RS485總線接口傳輸到PLC，經過PLC處理，傳輸到地面上位機實時顯示。

1.溫度巡檢儀通信協議

YBD200型儀表采用的是標準modbus協議，RTU傳輸模式。Modbus協議是一種主-從通信協議。任何時刻只有一個設備能夠在線路上進行發送。由主站點管理信息交換，且只有它能發起。它會相繼對從站進行輪詢。除非被主站批準，否則任何從站都不能發送消息。從站之間不能進行直接通信。協議幀中不包含任何消息報頭字節或消息字節結束符。

1.它的定義如下（見表1）：

從站地址：消息中的地址包含一個字節，從站地址范圍是1…255。主設備通過將要聯絡的從設備的地址放入消息中的地址域來選通從設備。當從設備發送回應消息時，它把自己的地址放入回應的地址域中，以便主設備知道是哪一個設備做出回應。數據：以二進制代碼傳輸。CRC16：循環冗余錯誤校驗。采用的是9600bps的波特率。字節數據格式：一位起始位，八位數據位，一位偶校驗位，一位停止位。從站地址編號：儀表地址必須在1～255之間，且同一總線上，每個儀表的地址不可重復。當字符間隔時間長于或等于3.5個字符時，即作為檢測到幀的結束。

2.讀取寄存器

主站請求（表2）：

從站響應（表3）：

例如溫度巡檢儀的地址為10，利用串口調試軟件Com Monitor，進行發送數據：0A 03 00 00 00 07 05 73得到的數據為：0A 03 0E 00 C6 00 BA 01 0B 01 3C 01 8F 01 8F 01 8F DC ED，表示該儀表通信正常。

3.硬件組成和接線

水泵的電控系統主要由一臺集控柜和10臺就地柜等組成，集控柜安裝有315-2DP的CPU模塊和CP343-1的以太網模塊、CP340-RS422/RS485通信模塊以及數字量、模擬量輸入輸出模塊等，溫度探頭選用的是Pt100鉑電阻類型的，把7點的溫度數據接到YBD-200型溫度巡檢儀對應的端子上，一共采集10臺水泵的溫度數據，每塊溫度巡檢儀均通過RS485總線接至集控柜中CP340-RS422/RS485的接口上，把10塊溫度巡檢儀的A端并聯的一起接到CP340-RS422/RS485的1#端子，B端并聯的一起接到CP340-RS422/RS485的2#端子即可，并且需要把CP340-RS422/RS485的5#端子進行接地處理，抗干擾能力強。

4. PLC程序的編寫

現場使用YBD-200型溫度巡檢儀的地址編號為4-13，為了防止數據的讀取錯誤，編寫主站PLC程序時，可通過增計數器進行從站地址4-13的輪詢，并設置0.5s時鐘寄存器進行控制。為了保證發送報文的準確性，發送報文之前先利用事先編好CRC校驗子程序檢驗一下，CRC校驗子程序采用的是CRC16算法。

PLC與溫度巡檢儀主要通過調用FB2、FB3系統塊實現主從站的請求和讀取功能。需要注意的是，調用FB2、FB3時，地址為CP340-RS422/RS485硬件組態時的地址352；主站請求時從DB3數據塊中的DBB0字節開始調用，字長為8。主站讀取從站數據時，從DB8數據塊中的DBB0字節開始寫入，DB8塊數據先進行CRC子程序檢驗其正確性，然后再編程實現分組對應到DB7數據塊中，從DB7.DBD0字節定義存儲溫度巡檢儀4#地址數據，依次是電機前軸、電機后軸、泵前軸、泵后軸、定子A相、定子B相、定子C相。依次類推，從DB7.DBD28開始存儲5#地址的7點溫度數據，一共存儲10臺水泵的溫度參數。

通過CP343-1以太網模塊將PLC中的數據可以全部接入全礦自動化平臺進行數據共享，上位機利用西門子公司的wincc6.2進行編寫繪制，通過編程實現將DB7中的溫度數據全部讀取到wincc中，同時也可以增加其他的故障信息。

結語

本文通過modbus協議RS485總線技術實現了現場溫度的采集，但在現場使用中發現，溫度巡檢儀的地址是固化的，如若巡檢儀損壞后，互換性較差，先已進行溫度巡檢儀的升級，使每臺溫度巡檢儀的地址可在0～255之間任意調整，并將溫度巡檢儀使用的RS485總線模塊更換為MAX485具有光電隔離功能，大大增加了設備的安全性和穩定性。

參考文獻

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