GEIO控制包PLC的应用面广流量计

. Modbus协议源代码简介



2.1 关于modbus中的常见两种寄存器区别

保持寄存器：指可以通过通信命令读或者写的寄存器；通常是一些功能控制寄存器或者输出寄存器等。不同的设计中，有些保持寄存器是掉电保持；有些则不然。

输入寄存器：指只能读不能写的寄存器，通常是状态寄存器或者是输入结果寄存器等。

线圈寄存器，可以类比为开关量，每一个bit都对应一个信号的开关状态。所以一个byte就可以同时控制8路的信号。

离散输入寄存器：相当于线圈寄存器的只读模式，每个bit表示一个开关量，而他的开关量只能读取输入的开关信号，无法写入。

2.2 Modbus开源库常用配置接口

1）modbus_t* modbus_new_rtu(const char *device,

int baud, char parity, int data_bit,

int stop_bit)

modbus_new_rtu函数用于生成Modbus的句柄，在本函数中可以设置通

信协议中的波特率、校验位、数据长度以及停止位，其返回值为通过设置后生成的句柄，用于在读写数据时使用，每个句柄可以执行一个modbus指令。如果这些配置参数有误，就会返回一个空指针。

2）static int _modbus_rtu_connect(modbus_t *ctx)

本函数主要功能是将通信串口设置为rtu模式。

3）int modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int slave)

本函数设置本句柄的从机号。



2.3 Modbus主机通信常用接口

1）int modbus_write_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint16_t *src)

本函数为将数组中的数据写入到远端设备（从机）的寄存器中，写入的地址位addr，长度为nb个寄存器。

2）int modbus_read_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest)

本函数将远端设备（从机）保持寄存器中的数据复制到数组dest中。

3）int modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb,

uint16_t *dest)

本函数读取远端设备（从机）地址为addr输入寄存器中的数据，数据长度为nb。



2.4 Modbus从机通信主要接口

1）int _modbus_receive_msg(modbus_t *ctx, uint8_t *msg, msg_type_t msg_type)

本函数可以用于处理来自主机的请求，返回接受到的字符的数量，如果成功，则返回uint8_t数组中的消息（即主机发送的命令），否则返回-1。



2）int modbus_reply(modbus_t *ctx, const uint8_t *req,

int req_length, modbus_mapping_t *mb_mapping)

本函数负责在接受到请求后，分析请求并生成响应消息，并且发送到主机。如果请求属性为广播，那么不发送响应消息。

三、 调试问题分享

　　在调试中，从机的Server进程会经常出现崩溃，后发现在Server经常每次处理配置变更时，都会重新new出新的modbus句柄，但却不释放原有句柄，这种处理会导致多次修改Modbus通信配置时，从机Server进程崩溃。

解决方案：在程序中判断，当modbus句柄已经存在时，此时更新配置后，不再new出新的句柄，而是调用接口 modbus_close()， modbus_free()释放句柄中的配置，然后用更新后的配置重新设置句柄参数。

一旦服务器处理请求，使用合适的 MODBUS 服务器事务建立 MODBUS 响应。

根据处理结果，可以建立两种类型响应：

一个正 MODBUS 响应：
响应功能码 = 请求功能码

一个 MODBUS 异常响应：
01、用来为客户机提供处理过程中与被发现的差错相关的信息；

02、响应功能码 = 请求功能码 + 0x80；

03、提供一个异常码来指示差错原因。

5、功能码分类
有三类 MODBUS 功能码。它们是：

公共功能码

是较好地被定义的功能码，
是的，
MODBUS 组织可改变的，
公开证明的，
具有可用的一致性测试，
MB IETF RFC 中证明的，
包含已被定义的公共指配功能码和未来使用的未指配保留供功能码。
用户定义功能码

有两个用户定义功能码的定义范围，即 65 至 72 和十进制 100 至 110。
用户没有 MODBUS 组织的任何批准就可以选择和实现一个功能码
不能被选功能码的使用是的。
如果用户要重新设置功能作为一个公共功能码，那么用户启动 RFC，以便将改变引入公共分类中，并且指配一个新的公共功能码。
保留功能码

一些公司对传统产品通常使用的功能码，并且对公共使用是无效的功能码。

请求参数描述：

指配号为14的MODBUS封装接口识别读识别码请求。定义四种访问类型：

01：请求获得基本设备识别码（流访问）

02：请求获得正常设备识别码（流访问）

03：请求获得扩展设备识别码（流访问）

04：请求获得特定识别码对象（访问）

在识别码数据不适合单响应的情况下，可以需要几个请求/响应事务处理。对象id字节给出了获得的个对象识别码。对于个事物处理来说，客户机设置对象id为0，以便获得设备识别码数据的开始。对于下列事务来说，客户机设置对象id为前面响应中服务器的返回值。

如果对象id不符合任何已知对象，那么服务器象指向对象0那样响应（从头开始）。

在单个访问的情况下：ReadDevId代码04，请求中的对象id给出了获得的对象识别码。

如果对象id不符合任何已知对象，那么服务器返回一个异常码＝02（非法数据地址）的异常响应。

响应参数描述：

功能码： 功能码 43（十进制）0x2B (十六进制)

MEI 类型： 为设备识别码接口指配号的 14 (0x0E) MEI 类型

ReadDevId 码： 与请求 ReadDevId 码相同：01、02、03 或 04

一致性等级： 设备的识别码一致性等级和支持访问的类型

01：基本识别码(仅流访问)

02：正常识别码(仅流访问)

03：扩展识别码(仅流访问)

81：基本识别码(流访问和单个访问)

82：正常识别码(流访问和单个访问)

83：扩展识别码(流访问和单个访问)

随后更多： 在 ReadDevId 码 01、02或03(流访问)的情况下，

如果识别码数据不符合单个响应，那么需要几个请求/响应事务处理。

00：对象不再是可利用的

FF：其它识别码对象是可利用的，并且需要更多 MODBUS 事务处理

在 ReadDevId码04(单个访问)的情况下，

设置这个域为00。

下一个对象 Id： 如果“随后更多=FF”，那么请求下一个对象的识别码

如果“随后更多=00”，那么设置为00(无用的)对象号

在响应中返回的对象识别码号

(对于单个访问，对象号码= 1)

对象 0.id： PDU 中返回的个对象识别码(流访问)或请求对象的识别码（单个访问）

Object0.长度： 个对象的字节长度

Object0.值： 个对象的值(对象0.长度字节)

…

ObjectN.id： 后对象的识别码(在响应中)

ObjectN.长度： 后对象的字节长度

ObjectN.值： 后对象的值(对象N.长度字节)

“基本设备识别码”的读设备识别码请求的实例：在这个实例中，一个响应PDU中发送所有的报文。

IS420UCSBH4A是通用电气制造的控制模块，是Mark VIe系列的一部分，用于燃气涡轮控制系统，带有1066 MHz的Intel EP80579微处理器。应用程序代码由称为UCSB控制器的立计算机执行。控制器通过板载1/0网络接口安装在面板上，与I/O包进行通信。只有Mark控制I/O模块和控制器被私有的、的以太网(即IONet)所支持。控制器的操作系统(OS)是QNX中微子，一种实时多任务操作系统，为要求的速度和可靠性的工业应用开发。UCSB控制器没有任何应用程序I/O主机，而传统控制器在背板上承载应用程序I/O。此外，每个控制器都可以访问所有的I/O网络，为它们提供所有的输入数据。

如果控制器因维护或维修而关闭，硬件和软件架构确保没有应用程序输入的单点丢失。使用Mark VIeS UCSBSIA安全控制器和安全1/0模块实现功能安全回路，以实现SIL 2和3功能。熟悉SIS应用的操作人员使用Mark Vles安全设备，以降低关键安全功能的风险。这些特殊的控制硬件和软件具有IEC 61508认证，并配置与安全控制器和分布式I/O模块的工作。
UCSB控制器提供以下优点:
单模块
内置电源
不需要跳线设置
没有电池
无风扇(UCSBSIA, UCSBHIA, UCSBH4A)
双冗余风扇，支持IS420UCSBH3A
小面板的足迹
闪存可以方便地更新
UCSB安装:
直接安装到面板金属板上的单个模块包含控制器。模块外壳和安装的尺寸如下图所示。每一项测量都以英寸为单位。UCSB如图所示安装在面板上，垂直气流通过翅片保持畅通。

通信接口(communication interface )是指中央处理器和标准通信子系统之间的接口。 如:RS232接口。RS232接口就是串口，电脑机箱后方的9芯插座，旁边一般有 "|O|O|" 样标识。

1.通信接口是什么
通信接口是指中央处理器和标准通信子系统之间的接口。计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是"数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间 串行二进制数据交换接口技术标准"该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。

LED控制器(LED controller)就是通过芯片处理控制LED灯电路中的各个位置的开关。
低压型LED产品控制器：
低压型LED产品一般设计电压12V-36V,每个回路LED数量3-6个串联，用电阻降压限流，每个回路电流20mA以下。一个LED产品由多个回路的 LED组成，优点是低压，结构简单，容易设计；缺点是：产品规模大时电流很大，需要配置低压开关电源。由于产品的缺点所限，低压不可能远距离输电，都是局限于体积不大的产品上，如招牌文字、小图案等。根据这个特点，控制器设计规格：12V的选用75A/30V MOS功率管控制，输出电流8A/路；24-36V选用60A/50V MOS功率管控制，输出电流5A/路。用户可以根据以上规格选定控制器的路数，跳变的可以选购NE20低压系列、渐变的选购NE10低压系列控制器即可。注意LED的是共阳(+)极连接法，控制器控制阴(-)极，控制器不包括低压电源
高压型LED产品控制器：
高压型LED产品设计电压是交流/直流220V电压，每个回路LED数量36-48个串联，每个回路电流20mA以下，限流方式有两种，一种是电阻限流，这种方式电阻功耗较大，建议使用每4个LED串接一个1/4W金属模电阻，均匀分布散热，这种接法是稳定可靠；另一种是电阻电容串联限流，这种接法大部分电压降在电容上，电阻功耗小，只能用在稳定的长亮状态，如果闪动电容储能，反而电压加倍，LED容易损坏。凡是使用控制器的LED使用电阻限流方式，LED一般每个回路一米，功率5W，三色功率每米15W。常用渐变控制器NE112K控制直流1200W，NE103D交流负载4500W直流负载1500W，如果灯管闪动单元多就使用NE112K，如果只需要整体闪动就使用NE103D。如果使用渐变方式，要注意负载匹配，霓虹灯和LED的发光分布特性不一样，同一回路不能混接不同类型的负载。
低压串行控制器：
低压型LED产品串行控制器的特点是控制路数多，利用串行信号传输达到控制的目的，一般512单元的控制只需要4条控制连线，串行LED控制器需要在LED的光源板配有寄存器，控制器可选用型号NE040S控制器，该控制器的大容量达到4096KBit,如果负载512单元的LED可以大实现8192桢画面。
还有就是安全行业所使用的控制器，控制探测器在各工作区间内监测气体的一种设备。