樹根互聯(lián)教育《工業(yè)數(shù)據(jù)采集技術與應用》以技術積累與行業(yè)實踐經(jīng)驗賦能人才培養(yǎng)項目二

采集生產(chǎn)能源數(shù)據(jù)任務三配置能源采集儀表參數(shù)>>賽項組成賦能萬物，連接未來01020304任務說明知識準備任務實施課后思考任務描述在小鄭完成了對能源采集儀表的安裝之后，需要對能耗采集儀表配置。在本任務中，小鄭對能源采集儀表配置前需要安裝完成對應的串口驅(qū)動、軟件、以及軟件的協(xié)議版本，待能源采集儀表接入電腦后，需要在線對其通信參數(shù)進行配置，并檢查能源采集儀表的實時數(shù)據(jù)是否與輸入的電壓和電流相符知識導圖任務目標知識目標：了解Modbus協(xié)議的起源和應用；了解Modbus的幀結(jié)構(gòu)；技能目標：能正確安裝串口驅(qū)動；能正確安裝能源采集儀表的配置軟件；能把能源采集儀表接入電腦進行配置；熟悉Modbus協(xié)議的3種類型；熟悉Modbus協(xié)議的通信過程；能在能源采集軟件中新建配置文件并連接能源采集儀表；會在能源采集軟件中查看實時數(shù)據(jù)賽項組成賦能萬物，連接未來01020304任務說明知識準備任務實施課后思考1.Modbus協(xié)議（1）Modbus協(xié)議的說明Modbus是Modicon公司（已被施耐德電氣SchneiderElectric收購）于1979年為使用PLC通信而發(fā)表，是第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議，目前已經(jīng)成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準，是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。Modbus定義了控制器能夠認識和使用的消息結(jié)構(gòu)，不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡進行通信的；支持傳統(tǒng)的RS232、RS422、RS485和以太網(wǎng)設備電氣接口。許多工業(yè)設備，包括PLC，DCS，智能儀表等都在使用Modbus協(xié)議作為他們之間的通訊標準。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡，進行集中監(jiān)控。1.Modbus協(xié)議（1）Modbus協(xié)議的說明Modbus協(xié)議被工業(yè)領域所廣泛接受的原因是它具備以下優(yōu)點：公開發(fā)表并且無版權(quán)要求；易于部署和維護，可靠性好；對供應商來說，修改移動本地的比特或字節(jié)沒有很多限制；支持多種電氣接口，如RS485、RS232等；還可以在多種介質(zhì)上傳輸，如雙絞線、光纖等；幀格式簡單、通俗易懂，便于開發(fā)。不過Modbus協(xié)議也有局限性，主要是：組網(wǎng)能力差，只有主從方式通信；而且網(wǎng)絡規(guī)模有限，從屬控制器數(shù)量限制了網(wǎng)絡規(guī)模；安全性差，無認證、無權(quán)限管理，明文傳輸使得它在非受控環(huán)境下是有風險的。PLC，ProgrammableLogicController的縮寫，中文名為：可編程邏輯控制器；DCS，DistributedControlSystem的縮寫，中文名為：分布式控制系統(tǒng)。說明：1.Modbus協(xié)議（2）Modbus協(xié)議的類型Modbus可以在多種介質(zhì)上傳輸，其傳輸模式分為三種，包括ASCII、RTU、TCP三種報文類型；Modbus-RTU和Modbus-ASCII協(xié)議是基于串行鏈路的，其物理層可以是RS232或者RS485；而Modbus-TCP的物理層是以太網(wǎng)，如圖所示。1.Modbus協(xié)議（2）Modbus協(xié)議的類型①基于串口的Modbus-RTU，數(shù)據(jù)按照標準串口協(xié)議進行編碼，是目前使用最廣泛的一種Modbus協(xié)議，其報文格式是十六進制的，Modbus-RTU的幀結(jié)構(gòu)如圖所示，采用CRC校驗。②基于串口的Modbus-ASCII，所有數(shù)據(jù)都是ASCII格式，一個字節(jié)的原始數(shù)據(jù)需要兩個字符來表示，實際工業(yè)應用場合很少會用到Modbus/ASCII，因為通信效率太低，Modbus-ASCII的幀結(jié)構(gòu)如圖所示，采用LRC校驗。1.Modbus協(xié)議（2）Modbus協(xié)議的類型③基于網(wǎng)口的Modbus-TCP基于TCP/IP協(xié)議，其數(shù)據(jù)幀主要包括兩部分：MBAP（報文頭）+PDU（幀結(jié)構(gòu)），數(shù)據(jù)塊與串行鏈路是一致的，如圖所示，由于該通信方式是基于TCP/IP這種可靠協(xié)議上，所以通信不需要有額外的校驗機制，其服務器（Server）的默認端口是502。有些設備支持多種Modbus模式，有些設備只支持其中一種，實際使用要根據(jù)設備使用手冊來選擇采用哪種模式。說明：TCP，TransmissionControlProtocol的縮寫，中文名為：傳輸控制協(xié)議；ASCII，AmericanStandardCodeforInformationInterchange的縮寫，中文名為：美國信息交換標準代碼；RTU，RemoteTerminalUnit的縮寫，中文名為：遠程終端單元；CRC，CyclicRedundancyCheck的縮寫，中文名為：循環(huán)冗余校驗；LRC，LongitudinalRedundancyCheck的縮寫，中文名為：縱向冗長校驗。1.Modbus協(xié)議（3）Modbus的通信過程Modbus采用的是“主/從”方式通信，即一對多的方式連接，一個主控制器最多可以支持247個從屬控制器，如圖所示。由主站發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息，從站接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主站以響應請求；主站也可以直接發(fā)消息修改從站的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙向讀寫。主站設備可單獨和從站設備通信，也能以廣播方式和所有從站設備通信。如果單獨通信，從站設備返回一消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。對于ModbusRTU和ModbusASCII來說，主站是Master，從站是Slave；對于ModbusTCP而言，主站通常稱為Client，從站稱為Server。賽項組成賦能萬物，連接未來01020304任務說明知識準備任務實施課后思考1.配置前的準備工作（1）安裝串口驅(qū)動步驟1：由于需要電腦通過RS485/USB轉(zhuǎn)換器對儀表進行調(diào)試，因此需先安裝RS485串口協(xié)議驅(qū)動，如錯誤!未找到引用源。所示以管理員身份運行驅(qū)動軟件，根據(jù)安裝向?qū)б徊讲竭M行安裝，安裝完成后如圖所示。1.配置前的準備工作（1）安裝串口驅(qū)動步驟2：安裝完成后，需要檢查驅(qū)動是否安裝成功。先把RS485/USB轉(zhuǎn)換器插入到電腦USB接口處。步驟3：在本地電腦，打開右鍵菜單中的“屬性”選項，如圖所示。1.配置前的準備工作（2）安裝配置軟件以管理員身份運行“RootBand-Pro(Z)”軟件，如圖左圖所示，按照步驟完成安裝。完成后，在桌面上會出現(xiàn)如圖右圖所示的圖標。

1.配置前的準備工作（3）安裝對應的協(xié)議本項目使用的能源采集儀表與GBox網(wǎng)關的通信，用的串口協(xié)議是RS485，而通信協(xié)議是Modbus，因此需要在調(diào)試軟件中的擴展管理器安裝對應的Modbus協(xié)議版本。

步驟1：打開桌面上的“PMC-EasyConfig”圖標，打開軟件窗口的菜單欄“工具”，選擇“擴展管理器（K）…”選項，如圖所示。1.配置前的準備工作（3）安裝對應的協(xié)議步驟2：選擇“擴展管理器”面板中的聯(lián)機應用，通過搜索“6.5”關鍵詞快速找到所需的協(xié)議，選擇安裝“PMC-EasyConfigV1.1350Modbus協(xié)議6.5”，如圖所示，此步驟需要在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下操作。

1.配置前的準備工作（3）安裝對應的協(xié)議若無法聯(lián)網(wǎng)，可以選擇“擴展管理器”面板中的本地資源，找到本書配套資源“ModbusV6.5”文件夾并選中，單擊“確定”安裝，如圖所示。

2.配置能源采集儀表（1）新建配置文件步驟1：把根云小匠通過RS485/USB轉(zhuǎn)接器接入到電腦，打開根云小匠的供電電源，示意圖如圖2-3-14所示。2.配置能源采集儀表（1）新建配置文件步驟2：打開“PMC-EasyConfig”軟件，單擊“新建配置”快捷工具，在“新建配置”的參數(shù)如圖所示，其中配置文件名稱和保存路徑可自定義。2.配置能源采集儀表（2）連接設備通信選擇“通信”菜單下的“連接設備”子菜單，在彈窗中的參數(shù)說明如下：裝置型號：選擇默認的PMC-350；規(guī)約類型：選擇默認的Modbus；通信方式：選擇本電腦的設備管理器識別到的COM3口（可查看2.3.3任務實施“（1）安裝串口驅(qū)動”的步驟4顯示的串口名）；波特率：選擇默認的9600，表示傳輸速率；2.配置能源采集儀表（2）連接設備通信選擇“通信”菜單下的“連接設備”子菜單，在彈窗中的參數(shù)說明如下：校驗方式：選擇默認的8E1，表示：8個數(shù)據(jù)位，偶校驗，1個停止位；不同選項說明如表2-3-1所示；當選擇的是8O2，則表示8個數(shù)據(jù)位，奇校驗，2個停止位。數(shù)據(jù)位校驗位停止位7表示7個數(shù)據(jù)位8表示8個數(shù)據(jù)位E表示偶校驗O表示奇校驗N表示無校驗1表示1個停止位2表示2個停止位2.配置能源采集儀表（2）連接設備通信選擇“通信”菜單下的“連接設備”子菜單，在彈窗中的參數(shù)說明如下：設備ID：輸入根云小匠面板上的硬件序列號后2位，如圖所示。設置完成后，單擊“連接”按鈕完成連接設備。2.配置能源采集儀表（2）連接設備通信選擇“通信”菜單下的“連接設備”子菜單，在彈窗中的參數(shù)說明如下：說明：如果需要對根云小匠的參數(shù)配置進行修改，比如修改RS485參數(shù)配置，可在左側(cè)的目錄樹下，找到對應的選項，進行修改，修改完成后單擊“寫入配置”標簽，把新配置下發(fā)到根云小匠，如圖所示。但要注意記住新的配置參