長江大學(xué)電子信息學(xué)院 石 雄 余仕求

分布式控制系集中控制系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散，顯示操作集中，兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。由于其通用性強(qiáng)，有清晰的人機(jī)友好界面，運(yùn)行相對可靠等特點(diǎn)，目前已成為在控制系統(tǒng)的主流系統(tǒng)，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。

Visual Basci具有編程語言簡單易學(xué)，界面設(shè)計靈活，開發(fā)周期短的特點(diǎn)，利用VB可實現(xiàn)分布式控制數(shù)據(jù)通信的功能。通過添加MSCOMM控件并設(shè)置相關(guān)參數(shù)就可實現(xiàn)通信而不必去調(diào)用API底層函數(shù)，屏蔽了對硬件的操作，具有完善的串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能。

本文中實例為多點(diǎn)溫度的監(jiān)控，上位機(jī)通過RS485總線與下位機(jī)相連，下位機(jī)為智能儀表，采用Modbus協(xié)議通訊，上位機(jī)通過輪詢的方式依次訪問下位機(jī)，下位機(jī)作出應(yīng)答返回數(shù)據(jù)。采用VB語言編程，通過Modbus協(xié)議實現(xiàn)工控機(jī)與智能儀表的通信，組成一個小型的分布式控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案

圖1 硬件連接示意圖

NHR系列單回路數(shù)字顯示控制儀是工控中常見一種控制儀表，可接入多種傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，具有PID整定功能，采用RS485或RS232的異步通信端口，采用Modbus通信協(xié)議。橫河系列中的UT35A功能更為強(qiáng)大，支持ModBus,以太網(wǎng)及Pr of ibus在內(nèi)的多種通訊協(xié)議。本系統(tǒng)中兩者都采用RS485的接口，通信協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議，采用RTU（十六進(jìn)制數(shù)）傳輸模式。

工控機(jī)作為上位機(jī)與下位機(jī)采用主從應(yīng)答的方式進(jìn)行通信，上位機(jī)始終處于主動，每隔一段時間向下位機(jī)發(fā)送命令，下位機(jī)響應(yīng)將數(shù)據(jù)或錯誤代碼固定的格式發(fā)回。例如讀采樣數(shù)據(jù)時，向指定地址的模塊發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令，地址與之對應(yīng)的從機(jī)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)以幀的格式返回，若讀取失敗則發(fā)回錯誤代碼。向從機(jī)寫參數(shù)（如PID整定的預(yù)置值）時與此類似，若寫入正確則返回相同的寫數(shù)據(jù)指令，反之則返回錯誤代碼。

2 通信規(guī)約

Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式:設(shè)備(或廣播)地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯誤檢測域。由于采用主從通信，從站之間不能進(jìn)行單獨(dú)通信，信息發(fā)送只能由主站管理，任何一個時刻總線上只允許一個主從通信進(jìn)行。協(xié)議楨中不包含任何消息報頭及消息結(jié)束符，消息的開始和結(jié)束依靠間隔時間來識別，當(dāng)間隔時間和長于或等于3.5字符時，即作為檢測到楨結(jié)束。

協(xié)議楨定義如下：

從站地址：地址必須在1-247之間

功能代碼：包含讀，寫寄存器，錯誤代碼

數(shù)據(jù)：以二進(jìn)制代碼傳輸

CRC16：循環(huán)冗余校驗，檢驗從從站地址到數(shù)據(jù)區(qū)最后一個字節(jié)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

圖2 軟件界面設(shè)計

圖3 讀寫數(shù)據(jù)流程圖

界面（見圖2）由兩部分構(gòu)成，即讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)，智能儀表分別為虹潤的NHR5310和NHR1100以及橫河系列中的UT35A。實際調(diào)試中寫入值為PID溫度整定值，顯示值為當(dāng)前溫度值。

系統(tǒng)分為寫模塊和讀模塊，寫模塊將設(shè)定的參數(shù)值（溫度設(shè)定值）寫入相應(yīng)的寄存器，讀模塊用于顯示當(dāng)前的參數(shù)值，更新頻率由Timer 2決定，如圖3所示。

本文介紹了VB6.0的串行通訊控件，采用Modbus協(xié)議與各個儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程。給出了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及軟件流程圖，通過應(yīng)用表明，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，系統(tǒng)性能穩(wěn)定。

[1]蔣學(xué)潤,李中華,毛宗源.基于VB的數(shù)據(jù)采集智能模塊與上位機(jī)串行通信的實現(xiàn)[J].計算機(jī)應(yīng)用,2003(06)61-63.

[2]王曉崗.基于VB6.0串口通信的氣壓測高系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)[J].測控技術(shù),2010(03)116-117.

[3]郭皓,黃華,饒潔.基于VB的精餾塔數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)控制計算機(jī),2005(8)24-25.

[4]趙忠波,巢麗萍,宋勇江.基于VB的分布式監(jiān)控系統(tǒng)MODBUS通信設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2006(12)91-93.