西门子PAC3200 modbus RTU通讯使用入门

PAC3200 MODBUS RTU 通信使用入门 Getting Started PAC3200 MODBUS RTU communication Getting started Edition 2009-4 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 摘 要 SENTRON PAC3200 是一种用于面板安装的仪表，可用来计量、显示配电系统多达 50 个测 量变量，例如电压、电流、功率、有功功率、频率以及最大值、最小值和平均值。支持 PROFIBUS DP 通信和 MODBUS RTU 通信。其结构紧凑， 成为所有常规模拟指示仪表的理想替 代产品。本文主要介绍 PAC3200 多功能仪表的 MODBUS RTU 通信。 关键词 MODBUS RTU 通信， 组态， 主站， 从站 Key Words MODBUS RTU communication, configuration，master, slave 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 目录 PAC3200 MODBUS RTU通信使用入门........................................................................................... 1 1.PAC3200 系统功能概述........................................................................................................... 4 1.1 MODBUS RTU通信扩展模块 .......................................................................... 5 1.1.1 PAC RS485 通信扩展模块的结构 .............................................................................. 5 1.1.2 PAC RS485 通信扩展模块的安装 .............................................................................. 6 1.1.3 PAC RS485 通信扩展模块的接线 .............................................................................. 7 2.MODBUS RTU通信 ................................................................................................................ 8 2.1 通信协议简介 ........................................................................................................ 8 2.2 MODBUS RTU通信协议及参数化 ................................................................... 8 2.2.1 MODBUS RTU报文 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 ............................................................................................. 8 2.2.2 字符帧.......................................................................................................................... 8 2.2.2 功能码.......................................................................................................................... 9 2.3 PAC3200 与西门子PLC之间的MODBUS RTU通信 ...................................... 10 2.3.3 通过功能代码 0x03 和 0x04 访问设备诊断和设备状态......................................... 21 2.3.4 通过功能代码 0x02 访问Modbus 状态参数............................................................. 22 2.3.5 通过功能代码 0x03 和 0x04 访问Modbus 设置 ....................................................... 23 3.LED状态诊断 ......................................................................................................................... 31 附录－推荐网址......................................................................................................................... 31 IA&DT Service & Support Page 3-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 1.PAC3200 系统功能概述 随着全球性气候的变暖，节约能源和保护环境成为全世界的共识，能源的使用和管理已 经被提上了日程。西门子的 SENTRON PAC3200 多功能电力仪表是一种用于面板安装的仪 表，可用来计量、显示配电系统多达 50 个测量变量，例如电 压、电流、功率、有功功率、频率以及最大值、最小值和平 均值。中文大屏幕图形液晶显示使用户可远距离读表。其背 光可逐步调节，即使在较差的光线下也可达到理想的读表效 果。四个功能键结合多语言的文本显示， 实现了直观快速的 操作。除了一个数字量输入和一个数字量输出 SENTRON PAC3200 还提供一系列通信选项。 既可以使用内置的以太 网接口， 也可使用 PROFIBUS DP 或 MODBUS RTU 扩展 模块, 集成于上级电力管理系统，使整个应用场合的能源流向以及消耗更加透明化。 PAC3200多功能仪表的应用行业非常广泛，无论是工业建筑或者基础设施， 但凡必须 进行配电之处，SENTRON PAC3200 均可将重要的信息发送给企业管理系统或者电能控制系 统。SENRON PAC3200 可提供多种通讯选项， 是电力管理系统以及工厂和楼宇自动化必 不可少的数据源。 SENTRON PAC3200 的特点概括如下： • 三相测量设备，用于测量电力变量， 可用于面板安装 • 可测量 50 多个测量变量，例如相电压、线电压、电流、功率、有功功率、功率因数、频 率等等 • 测量精度高； 符合 IEC62053-22 规定的等级 0.5S • 可用于单相测量， 也可在 3 线和 4 线电网中进行多相测量 • 可直接连接到 690/400 V 的三相工业电网上 (CATIII) • 可通过电压互感器测量更高的电压； 变比可调节 • 对于 x/1 A 和 x/5A 的电流互感器。 变比与电流方向均可调 • 供电电源范围宽：AC 95...240 V ±10%/45...65 Hz 以及 DC 140 至 340 V ± 10% • 具有扩展模块，例如可插接通信模块 SENTRON PAC RS485 • 结构紧凑，占用空间小（96 mm x 96 mm，安装深度为 51 mm，含扩展模块时为 73 mm） • 大尺寸 LCD 图形显示屏，中文显示，具有直观的操作向导功能，可通过功能键进行操作。 • 采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 型密封， 防护等级达到 IP65 IA&DT Service & Support Page 4-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 • 具有一个多功能数字输入端， 例如可用来 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 计数脉冲，或者监控开关设备的状态 • 具有一个多功能数字输出端， 例如可用来输出有功或者无功电量脉冲信号 (S0)， 或者用 于显示极越限故障 • 可监测 6 个限值。 限值还可以通过“ 与/ 或” 进行逻辑组合 • 有功与无功电能的测量周期平均值， 含最大值和最小值 • 用于监测负载设备运行时间的计时器 • 集成以太网口（Modbus TCP）并支持 Profibus DP 通信和 MODBUS RTU 通信。 1.1 MODBUS RTU通信扩展模块 PAC3200多功能仪表的本体没有MODBUS RTU通信的功能，如果希望将PAC3200作为 从站连接到MODBUS RTU网络与主站进行数据交换必须选用外部扩展通信模块――SENTRON PAC RS485模块。(注意: PAC RS485 扩展模块使用错误的固件版本时将不能工作 SENTRON PAC3200 电力监测设备的固件版本最低应为FWV2.0X。 较早的版本不支持 PAC RS485 扩展模块。)该扩展模块具有下列性能特点： • 可通过设备正面设置参数 • 即插即用 • 支持 4.8/9.6/19.2 以及 38.4 KBd 通信传输速率 • 通过6针螺钉端子接线 • 不需要外接辅助电源 • 通过模块上的 LED 显示状态 1.1.1 PAC RS485 通信扩展模块的结构 （1） 通信接线端子 （2） 安装螺钉 （3） 通风口 （4） LED IA&DT Service & Support Page 5-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 图 1.PAC RS485 扩展模块正面和侧面结构示意图 （1） 通信接线端子 （2） 安装螺钉 （3） 安装导向针 （4） 与本体连接针 图 2. PACRS485 扩展模块背面结构示意图 1.1.2 PAC RS485 通信扩展模块的安装 图 3. PAC RS485 扩展模块的安装 IA&DT Service & Support Page 6-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 1.1.3 PAC RS485 通信扩展模块的接线 图 4.端子分配 1. 将电缆连接到端子排上相应的螺栓端子。 2. 将电缆屏蔽层的一端连接到保护性接地PE。 3. 将信号公共端连接到保护性接地。 这样也使得扩展模块接地。 4. 在第一个和最后一个通信节点上，在正信号和负信号之间接入总线端接电阻器。 为 此，PAC RS485 扩展模块中集成了一个120 Ohm 的总线端接电阻器。 如果需要其它 电阻值，请使用外部总线端接电阻器。 将它连接到第一个和最后一个通信节点。 图 5.端接电阻的端子分配 注意：如果在一条总线上接入两个以上的总线端接电阻器，这将导致信号反射，干扰总线通 信。 IA&DT Service & Support Page 7-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 2.MODBUS RTU 通信 2.1 通信协议简介 MODBUS RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的，在传输的过程中主站是主动 方，即主站发送数据请求报文到从站，从站返回响应报文。MODBUS 系统间的数据交换是以功 能码（Function Code）来控制的。 2.2 MODBUS RTU通信协议及参数化 2.2.1 MODBUS RTU 报文格式 表1.报文格式 地址：从站的MODBUS地址，一个字节。 功能码：MODBUS功能码，一个字节。 数据：信息数据，N个字节，格式根据功能码来定义。 CRC校验：MODBUS CRC校验，两个字节。 2.2.2 字符帧 字符帧的结构 数据在SENTRON PAC 电力监测设备和MODBUS 主站间通过串行接口以 11 位字符帧 的形式传输。 在例外情况下，将只使用10 位。 IA&DT Service & Support Page 8-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 图6.11位字符帧 图7.10位字符帧 2.2.2 功能码 SENTRON PAC3200 设备支持的功能码如下： IA&DT Service & Support Page 9-32 FC 功能码 数据类型 访问权限 02 输入的状态 位 输入 R 03 输出寄存器 寄存器 输出 R 04 输入寄存器 寄存器 输入 R 06 单一输出寄存器 寄存器 输出 RW 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 10 多个输出寄存器 寄存器 － RW 2B 设备识别 － － R R—可读 RW—可读写 表 2.功能码 2.3 PAC3200与西门子PLC之间的MODBUS RTU通信 通过功能代码 0x03 和 0x04 访问 MODBUS 被测量 SENTRON PAC 电力监测设备的被测量 被测量由 SENTRON PAC 电力监测设备提供。 可以使用 MODBUS 功能码 0x03 和 0x04 访问下面列出的所有被测量。 注意: 对被测量的访问不一致时出错。 进行读访问时，请确保寄存器的起始偏移量正确。 进行写访问时，请确保起始偏移量和寄存器数正确。 如下表是可以获取的被测量数据： IA&DT Service & Support Page 10-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 IA&DT Service & Support Page 11-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 IA&DT Service & Support Page 12-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 表 3.可访问的被测量数据 2.3.1 西门子 PLC 的配置 西门子 PLC 支持 MODBUS RTU 通信的处理器（CP） S7—400 系列：CP441-2 两个通信接口，接口类型可选，支持主站或从站。 S7—300 系列：CP341 一个通信接口，接口类型可选，支持主站或从站。 CP341/441-2 加载 MODBUS RTU 格式通信协议需要专用软件，在软件中含有协议转 换器 Dongle。 例子所需硬件和软件 硬件： 1） S7—300 CPU315-2DP 2） CP341 RS485 接口 3） 双绞线 IA&DT Service & Support Page 13-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 4） PAC3200 带有 RS485 模块 注：CP341 RS485 接口管脚分配如下： --- 15 --- 14 --- 13 --- 12 接收数据（四线模式） 接收/发送数据（两线模式） 输入 输入/输出 R(B)/T(B) 11 --- 10 发送数据（四线模式） 输出T(B)9 功能地（隔离） -GND8 --- 7 --- 6 --- 5 接收数据（四线模式） 接收/发送数据（两线模式） 输入 输入/输出 R(A)/T(A) 4 --- 3 发送数据（四线模式） 输出T(A)2 --- 1 说明输入/输出符号针脚 RS422/485 连接头 表 4. CP341 RS485 接口管脚分配 软件： 1） STEP 7 V5.4 SP3 2） PTP 组态软件 3） MODBUS Master 软件 STEP 7 中的组态： 第一步：打开 SIMATIC Manager，创建一个新项目。插入 Station －>SIMATIC 300 Station，命 名为 MODBUS RTU。 IA&DT Service & Support Page 14-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 1 2 3 1 图 8 第二步：点击右侧的 Hardware， 进入硬件配置界面。 1） 点击硬件列表 SIMATIC 300，插入 RACK-300 机架。 2） 在机架的第二个槽插入 CPU 300->CPU315-2DP。 3） 在机架的第四个槽插入 CP-300->Point to Point ->CP341(RS485 接口)。 IA&DT Service & Support Page 15-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 1 2 5 4 3 图 9 第三步：配置串口通信处理器的参数。 1） 双击 CP341，在弹出的属性对话框中选择 Parameter 按钮。 IA&DT Service & Support Page 16-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 1 2 图 10 2） 将 Step 7 与 PLC 连接，在参数分配对话框中点击“Protocol”下拉菜单，选择 MODBUS Master，然后点击“ ”图标装载 MODBUS RTU 协议驱动到通信 处理器 Dongle 中。 注意：CPU 必须处于“STOP”模式，点击弹出对话框的“Load Drives”栏，装载过程启 动，完成后离线与在线的版本将匹配。 IA&DT Service & Support Page 17-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 1 2 图 11 3 图 12 第四步：配置协议参数。点击 图标进入通信参数配置对话框。在 Modbus-Master 窗口配 置通信速率以及字符帧格式，在 Interface 窗口配置通信接口类型。通信参数需要和从站一侧的设 置相同。点击“OK”确认参数配置，然后下载硬件组态到 PLC。 IA&DT Service & Support Page 18-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 图 13 2.3.2 PAC3200 的通信配置 注意 如果总线上节点的组态不同，总线上将发生通信故障。请确保在总线和主站上，对总线 上的所有节点设置相同的波特率、设置、协议及响应时间。 在SENTRON PAC 电力监测设备的主菜单中，调用“设置”>“RS485 模块”。 随即会出 现下面的画面： 图14. “地址”：(本例设置为6) 每个扩展模块具有一个唯一的地址。 在此处设置地址。 支持从1 到247 范围内的地 址。 “波特率”：(本例设置为9600) 在此为PAC RS485 扩展模块的外部通信设置数据传输率。 波特率存储在SENTRON PAC 电 力监测设备的非易失性存储器中。 IA&DT Service & Support Page 19-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 “设置”：(根据MODBUS Master的设置，本例设置为8E1) 在此处设置外部通信的数据位、奇偶校验位及停止位： • 8E1 =8 个数据位，奇偶校验位为even，1 个停止位 • 8O1=8 个数据位，奇偶校验位为odd，1 个停止位 • 8N2=8 个数据位，无奇偶校验位，2 个停止位 • 8N1=8 个数据位，无奇偶校验位，1 个停止位 “协议”： 在此处设置通信协议：(本例设置通信协议为MODBUS RTU) • MODBUS RTU • SEAbus “响应时间”： 如果电力监测设备通过RS 485 总线与来自另一个制造商的旧式MODBUS 模块通信，可 能需要延迟从站对主站请求的响应。 响应时间与所设置的波特率相对应。 当波特率 ≥ 19200 bit/s 时，就所组态的波特率而言，响应时间相当于至少3.5 个字符间隔的时间。 如果更改后的波特率值不适合所设置的响应时间，程序会将该响应时间设置为“自动”。 以上完成了PAC3200 RS485通信模块的参数设置。下面将介绍如何编程获取测量数据。 首先，打开OB1，编写如下程序： IA&DT Service & Support Page 20-32 从站地址 功能码 开始地址 数量 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 图15 其它数据可以通过改变数据数量的大小或者开始地址来读取。同样也可以通过MODBUS RTU通 信读取PAC3200设备的诊断信息和设备状态等，如下简单列出。 2.3.3 通过功能代码 0x03 和 0x04 访问设备诊断和设备状态 Modbus 偏移量205，第2 个字段： 设备状态和设备诊断信息的结构 IA&DT Service & Support Page 21-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 表 5. 设备的状态和诊断信息 2.3.4 通过功能代码 0x02 访问 Modbus 状态参数 表 6. 设备的状态参数 IA&DT Service & Support Page 22-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 2.3.5 通过功能代码 0x03 和 0x04 访问 Modbus 设置 参数设置： 表7.参数设置 数字输入参数设置： IA&DT Service & Support Page 23-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 表8.数字输入的参数设置 语言，相序名称及通用计数器源的参数设置 表9. 语言，相序名称及通用计数器源的参数设置 LCD显示的设置 表10.LCD显示的设置 限值0的设置 IA&DT Service & Support Page 24-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 表11. 限值0的设置 限值1的设置 IA&DT Service & Support Page 25-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 表12. 限值1的设置 IA&DT Service & Support Page 26-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 限值2的设置 表13. 限值2的设置 IA&DT Service & Support Page 27-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 限值3的设置 表14. 限值3的设置 IA&DT Service & Support Page 28-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 限值4的设置 表15. 限值4的设置 IA&DT Service & Support Page 29-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 限值5的设置 表16. 限值5的设置 IA&DT Service & Support Page 30-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 以上是可以通过MODBUS RTU可以获得的PAC3200设备相关数据。 3.LED 状态诊断 在 RS485 模块上有一个 LED 作为通信的状态显示，下表是 LED 所指示的故障和状态： 颜色 状态 说明 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 绿色和黄色 灭 PAC RS485扩展模块未 上电 1. 检查PAC RS485扩展模块 与SENTRON PAC电力监 测设备的连接是否正确。 2. 接通SENTRON PAC电力 监测设备的电源。 绿色 常亮 PAC RS485模块已经上 电，总线未激活 ―― 绿色 闪烁 总线通信已经激活 ―― 黄色 闪烁 PAC RS485扩展模块正 在发送数据。 ―― 表17. LED的状态 附录－推荐网址 低压电器 西门子（中国）有限公司 工业自动化与驱动技术集团 客户服务与支持中心 网站首页：www.4008104288.com.cn 低压电器 下载中心： http://www.ad.siemens.com.cn/download/DocList.aspx?TypeId=0&CatFirst=66 低压电器 全球技术资源： http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/20025979/130000 “找答案”低压电器版区： http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/category.asp?cid=1047 注意事项 应用示例与所示电路、设备及任何可能结果没有必然联系，并不完全相关。应用示例不表示 客户的具体解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。它们仅对典型应用提供支持。用户负责确保所述产品的正确使用。这 些应用示例不能免除用户在确保安全、专业使用、安装、操作和维护设备方面的责任。当使 用这些应用示例时，应意识到西门子不对在所述责任条款范围之外的任何损坏/索赔承担责 任。我们保留随时修改这些应用示例的权利，恕不另行通知。如果这些应用示例与其它西门 子出版物(例如，目录)给出的建议不同，则以其它文档的内容为准。 IA&DT Service & Support Page 31-32 购买相关产品联系重庆艾利顿自动化 余经理 联系电话：18280227007 1.PAC3200系统功能概述 MODBUS RTU通信扩展模块 1.1.1 PAC RS485通信扩展模块的结构 1.1.2 PAC RS485通信扩展模块的安装 1.1.3 PAC RS485通信扩展模块的接线 2.MODBUS RTU通信 2.1 通信协议简介 MODBUS RTU通信协议及参数化 2.2.1 MODBUS RTU报文格式 2.2.2 字符帧 2.2.2 功能码 PAC3200与西门子PLC之间的MODBUS RTU通信 2.3.3通过功能代码0x03 和0x04 访问设备诊断和设备状态 2.3.4通过功能代码0x02 访问Modbus 状态参数 2.3.5通过功能代码0x03和0x04 访问Modbus 设置 3.LED状态诊断 附录－推荐网址