智能开关柜操控装置Modbus-RTU通讯协议的设计_上位机-论文网

即功能码03H或04H为读寄存器，此功能允许主机获得仪表采集的模拟量数据、开关量数据以及系统参数。读寄存器个数不能超出允许地址范围。Modbus通讯规约允许主机一次请求的最大寄存器个数为60个。

功能码10H为写寄存器，主机利用此功能将数据（或系统参数）保存到仪表的寄存器。要求写入的寄存器必须可写，个数不能超出允许地址范围。Modbus通讯规约允许一次最多保存60个寄存器。同样，开关量输出、模拟量输出和系统参数的保存均采用相同的功能码，但每个开关量寄存器只控制一个开关设备以提高遥控可靠性。

1.3.3数据区

数据区随功能码不同而不同。

功能码03H/04H（读寄存器）的主机命令数据区包含要读取寄存器的起始地址（2个字节）及读取长度（2个字节），从机应答数据区包含数据字节量（1个字节）以及数据列表。

功能码10H（写寄存器）的主机命令数据区包含要写入寄存器的起始地址（2个字节）、写入长度（2个字节）以及写入数据列表，从机应答数据区包含写入寄存器的起始地址以及写入长度。

1.3.4校验码

校验码用于主机或从机判断接收到的数据是否出错，使系统通讯更可靠。Modbus-RTU协议采用CRC-16（16位循环冗余校验码）校验方法，包含16位二进制。CRC校验码由发送端计算，放置于发送信息的尾部。接收端重新计算接收到的信息的校验码，并与接收到的校验码相比较，如果二者不相符，则表明通讯出错。

CRC-16校验码的计算方法：

（1）预置16位寄存器全为1，即寄存器CRC＝0FFFFH；

（2）把8位数据信息与CRC码的低8位数据进行异或，送回CRC寄存器；

（3）计算结果向右移一位，用0填补最高位；

（4）如果移出位为1，把CRC寄存器的内容与预置数（0A001H）相异或，如果移出位为0，不进行异或运算；

（5）重复第三步和第四步直到移位8次，处理完成一个字节；

（6）重复第二步至第五步直到所有字节处理结束。

2寄存器地址分配及出错处理

2.1寄存器地址分配

功能码采取简化兼容设计方案以后，寄存器的地址分配非常重要。根据开关柜运行和操作实际，把寄存器地址分为以下四类，其中每个寄存器存储16位二进制数。

地址0000H~00FFH为系统参数区，寄存器可读可写。内容主要包括仪表参数设置密码、加热控制上限、加热控制下限、湿度控制上限、湿度控制下限、排风控制上限、排风控制下限、仪表Modbus通讯地址和RS485通讯波特率选择等。

如果主机把数据（1~247）写入从机仪表通讯地址寄存器，从机正确执行该指令以后将以新的从机地址进行应答；如果主机把数据（0~4）写入从机波特率选择寄存器（0代表1200波特、1代表2400波特、2代表4800波特、3代表9600波特、4代表19200波特），从机正确执行该指令以后将以新的波特率进行应答。

地址0100H~01FFH为运行参数区，寄存器只可读取，不能写入。内容主要包括三相电压有效值及平均值、三相电流有效值及平均值、三相有功功率及总和、三相无功功率及总和、三相视在功率及总和、三相功率因数及总功率因数（定义为总有功功率与总视在功率之比）、频率、电能数据等电气参数，1#和2#温湿度传感器的温度和湿度测量值等非电气参数，以及开关量状态指示、高压带电指示、面板按键指示和加热状态指示等开关量参数。

地址0200H~02FFH为控制信息区，寄存器只可写入。内容包括断路器远方操控、远方强制排风降温、远方强制加热/排风除湿等控制功能。

地址0500H~05FFH为厂家保留区，用于标识仪表类别、型号以及仪表测试。

2.2出错处理

当仪表检测到了校验码出错以外的错误时，将向主机回送信息，功能码的最高位置为1，即从机返送给主机的功能码是在主机发送的功能码的基础上加128。从机返回的错误信息帧格式如表3所示。

表3从机返回的错误信息帧

Tab.3Errorinformationframeformslave

其中错误码定义如下：

01H—非法的功能码，表示接收到的功能码仪表不支持；

02H—非法的寄存器地址，表示接收到的寄存器地址超出仪表的范围；

03H—非法的数据值，表示接收到的数据值超出仪表允许的数值范围。

3通讯协议的上位机程序设计

VC++6.0程序设计语言有专门基于串口程序设计的MScomm控件。使用MScomm的查询法实现串口通信，具体设计步骤如下：

（1）初始化串口：用Settings设置串口参数，包括串口选择，波特率、数据位、奇偶校验位和停止位；

（2）读取运行参数：用SetCommPort打开串口，产生OnComm事件，定时器SetTimer每隔1秒产生OnTimer事件，发出一系列读取命令读取全部运行参数。

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