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实现一个/一组串口设备通过SS-431变成Modbus设备
——泗博自动化通用串口转Modbus转换模块的应用
关键词：Modbus 通用串口 串口协议 串口通信 协议转换
一、引言
现代工业的迅速发展，不断促进着自动化控制技术及设备通信技术的创新和发展。当前，PLC、DCS、智能仪表等已广泛应用到现场生产控制系统中，并发展到由上述设备相互协同、共同面向整个生产过程的分布式工业控制系统。在此系统中，现场总线通信技术至关重要。本文就非Modbus连接到Modbus网络，实现数据的预采集和控制，泗博自动化的智能串口协议转换模块SS-431正是起到这关键的作用。
二、SS-431将非Modbus设备转换成Modbus设备
SS-431智能串口协议转换模块使用通用模式与这些非Modbus协议串口设备建立通信，实现数据的预采集和控制。SS-431的另一侧设置为Modbus从站，与带有Modbus主站接口的PLC或工控机等控制器进行数据的双向交换。如下图1所示：：
图1 系统结构图
上图中有三种非Modbus协议的串口设备，串口协议1、串口协议2和串口协议3是三种不同的通信协议，其中串口协议1和串口协议2的通信方式为问答式通信，串口协议3是设备有数据时立即发送数据的通信方式。
三、Modbus协议简介
Modbus协议是一种适用于工业控制领域的主从式串口通讯协议，它采用查询通讯方式进行主从设备的信息传输，可寻址1-247个设备地址范围。协议包括广播查询和单独设备查询两种方式，二者区别就是广播查询不需要从设备回应信息，主、从设备查询通讯过程见如图2所示：
图2 Modbus主、从设备查询响应
Modbus协议常用功能码如图3所示：
图3 Modbus协议常用功能码
Modbus协议有两种传输模式：ASCII模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式较ASCII模式能传输更多的数据，所以工业网络大都采用RTU模式。RTU模式下的信息传输报文格式如图4所示：
图4 Modbus RTU信息报文格式
它没有起始位和停止位，而是由至少3.5个字符间隔时间作为信息的起始和结束标志。信息帧所有字符位由16进制字符0-9、A-F组成。
Modbus RTU通讯协议帧结构如图5所示：
图5 RTU通讯协议帧格式
Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例：主设备查询如图6所示：
图6 主设备查询格式
Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例：从设备响应如图7所示：
图7 从设备响应格式
四、智能串口协议转换模块SS-431的配置软件SS-123
1、使用配套软件设置SS-431的子网相关参数和命令
2、先双击按钮让网关进入配置状态，打开配置软件SS-123（见产品光盘或者访问公司网站www.sibotech.net下载）
3、PLC与SS-431通讯，SS-431选择Modbus从站模式，如下图所示：
红色标记处为从站地址，需要进行填写；其他参数根据用户所需自行设置。
4、SS-431与设备通信，SS-431选择通用模式，如下图所示：
对于串口协议1和串口协议2，需要设置通信方式为问答式；对于串口协议3，需要设置通信方式为接收式。
五、PLC读取现场设备和仪表数据
PLC通过SS-431读写现场串口设备数据。SS-431的两个串口之间的数据转换通过“映射”关系来建立。在SS-431中有两块数据缓冲区，一块是输入数据缓冲区（1K字节），另一块是输出数据缓冲区（1K字节）。
SS-431读取的数据放入到输入数据缓冲区，供Modbus主站读取。Modbus主站写入的数据放入输出数据缓冲区，SS-431从输出数据缓冲区取数据，通过写命令输出到相应的现场设备或仪表中。
六、结束语
在该系统中，智能串口协议转换模块SS-431扮演了二种角色：建立Modbus从站和PLC之间的通信；非Modbus协议串口设备和SS-431之间的通信。自本通信系统运行以来，整个系统通讯正常，有效保证了整个控制系统的正常运行。使用泗博自动化的智能串口协议转换模块SS-431可以极大地方便自动化工业现场的控制和操作。
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