工业数据采集技术及应用 -配置能源采集仪表参数

树根互联教育《工业数据采集技术与应用》以技术积累与行业实践经验赋能人才培养项目二

采集生产能源数据任务三配置能源采集仪表参数>>赛项组成赋能万物，连接未来01020304任务说明知识准备任务实施课后思考任务描述在小郑完成了对能源采集仪表的安装之后，需要对能耗采集仪表配置。在本任务中，小郑对能源采集仪表配置前需要安装完成对应的串口驱动、软件、以及软件的协议版本，待能源采集仪表接入电脑后，需要在线对其通信参数进行配置，并检查能源采集仪表的实时数据是否与输入的电压和电流相符知识导图任务目标知识目标：了解Modbus协议的起源和应用；了解Modbus的帧结构；技能目标：能正确安装串口驱动；能正确安装能源采集仪表的配置软件；能把能源采集仪表接入电脑进行配置；熟悉Modbus协议的3种类型；熟悉Modbus协议的通信过程；能在能源采集软件中新建配置文件并连接能源采集仪表；会在能源采集软件中查看实时数据赛项组成赋能万物，连接未来01020304任务说明知识准备任务实施课后思考1.Modbus协议（1）Modbus协议的说明Modbus是Modicon公司（已被施耐德电气SchneiderElectric收购）于1979年为使用PLC通信而发表，是第一个真正用于工业现场的总线协议，目前已经成为工业领域通信协议的业界标准，是工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus定义了控制器能够认识和使用的消息结构，不管它们是经过何种网络进行通信的；支持传统的RS232、RS422、RS485和以太网设备电气接口。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。1.Modbus协议（1）Modbus协议的说明Modbus协议被工业领域所广泛接受的原因是它具备以下优点：公开发表并且无版权要求；易于部署和维护，可靠性好；对供应商来说，修改移动本地的比特或字节没有很多限制；支持多种电气接口，如RS485、RS232等；还可以在多种介质上传输，如双绞线、光纤等；帧格式简单、通俗易懂，便于开发。不过Modbus协议也有局限性，主要是：组网能力差，只有主从方式通信；而且网络规模有限，从属控制器数量限制了网络规模；安全性差，无认证、无权限管理，明文传输使得它在非受控环境下是有风险的。PLC，ProgrammableLogicController的缩写，中文名为：可编程逻辑控制器；DCS，DistributedControlSystem的缩写，中文名为：分布式控制系统。说明：1.Modbus协议（2）Modbus协议的类型Modbus可以在多种介质上传输，其传输模式分为三种，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型；Modbus-RTU和Modbus-ASCII协议是基于串行链路的，其物理层可以是RS232或者RS485；而Modbus-TCP的物理层是以太网，如图所示。1.Modbus协议（2）Modbus协议的类型①基于串口的Modbus-RTU，数据按照标准串口协议进行编码，是目前使用最广泛的一种Modbus协议，其报文格式是十六进制的，Modbus-RTU的帧结构如图所示，采用CRC校验。②基于串口的Modbus-ASCII，所有数据都是ASCII格式，一个字节的原始数据需要两个字符来表示，实际工业应用场合很少会用到Modbus/ASCII，因为通信效率太低，Modbus-ASCII的帧结构如图所示，采用LRC校验。1.Modbus协议（2）Modbus协议的类型③基于网口的Modbus-TCP基于TCP/IP协议，其数据帧主要包括两部分：MBAP（报文头）+PDU（帧结构），数据块与串行链路是一致的，如图所示，由于该通信方式是基于TCP/IP这种可靠协议上，所以通信不需要有额外的校验机制，其服务器（Server）的默认端口是502。有些设备支持多种Modbus模式，有些设备只支持其中一种，实际使用要根据设备使用手册来选择采用哪种模式。说明：TCP，TransmissionControlProtocol的缩写，中文名为：传输控制协议；ASCII，AmericanStandardCodeforInformationInterchange的缩写，中文名为：美国信息交换标准代码；RTU，RemoteTerminalUnit的缩写，中文名为：远程终端单元；CRC，CyclicRedundancyCheck的缩写，中文名为：循环冗余校验；LRC，LongitudinalRedundancyCheck的缩写，中文名为：纵向冗长校验。1.Modbus协议（3）Modbus的通信过程Modbus采用的是“主/从”方式通信，即一对多的方式连接，一个主控制器最多可以支持247个从属控制器，如图所示。由主站发出数据请求消息，从站接收到正确消息后就可以发送数据到主站以响应请求；主站也可以直接发消息修改从站的数据，实现双向读写。主站设备可单独和从站设备通信，也能以广播方式和所有从站设备通信。如果单独通信，从站设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。对于ModbusRTU和ModbusASCII来说，主站是Master，从站是Slave；对于ModbusTCP而言，主站通常称为Client，从站称为Server。赛项组成赋能万物，连接未来01020304任务说明知识准备任务实施课后思考1.配置前的准备工作（1）安装串口驱动步骤1：由于需要电脑通过RS485/USB转换器对仪表进行调试，因此需先安装RS485串口协议驱动，如错误!未找到引用源。所示以管理员身份运行驱动软件，根据安装向导一步步进行安装，安装完成后如图所示。1.配置前的准备工作（1）安装串口驱动步骤2：安装完成后，需要检查驱动是否安装成功。先把RS485/USB转换器插入到电脑USB接口处。步骤3：在本地电脑，打开右键菜单中的“属性”选项，如图所示。1.配置前的准备工作（2）安装配置软件以管理员身份运行“RootBand-Pro(Z)”软件，如图左图所示，按照步骤完成安装。完成后，在桌面上会出现如图右图所示的图标。

1.配置前的准备工作（3）安装对应的协议本项目使用的能源采集仪表与GBox网关的通信，用的串口协议是RS485，而通信协议是Modbus，因此需要在调试软件中的扩展管理器安装对应的Modbus协议版本。

步骤1：打开桌面上的“PMC-EasyConfig”图标，打开软件窗口的菜单栏“工具”，选择“扩展管理器（K）…”选项，如图所示。1.配置前的准备工作（3）安装对应的协议步骤2：选择“扩展管理器”面板中的联机应用，通过搜索“6.5”关键词快速找到所需的协议，选择安装“PMC-EasyConfigV1.1350Modbus协议6.5”，如图所示，此步骤需要在联网环境下操作。

1.配置前的准备工作（3）安装对应的协议若无法联网，可以选择“扩展管理器”面板中的本地资源，找到本书配套资源“ModbusV6.5”文件夹并选中，单击“确定”安装，如图所示。

2.配置能源采集仪表（1）新建配置文件步骤1：把根云小匠通过RS485/USB转接器接入到电脑，打开根云小匠的供电电源，示意图如图2-3-14所示。2.配置能源采集仪表（1）新建配置文件步骤2：打开“PMC-EasyConfig”软件，单击“新建配置”快捷工具，在“新建配置”的参数如图所示，其中配置文件名称和保存路径可自定义。2.配置能源采集仪表（2）连接设备通信选择“通信”菜单下的“连接设备”子菜单，在弹窗中的参数说明如下：装置型号：选择默认的PMC-350；规约类型：选择默认的Modbus；通信方式：选择本电脑的设备管理器识别到的COM3口（可查看2.3.3任务实施“（1）安装串口驱动”的步骤4显示的串口名）；波特率：选择默认的9600，表示传输速率；2.配置能源采集仪表（2）连接设备通信选择“通信”菜单下的“连接设备”子菜单，在弹窗中的参数说明如下：校验方式：选择默认的8E1，表示：8个数据位，偶校验，1个停止位；不同选项说明如表2-3-1所示；当选择的是8O2，则表示8个数据位，奇校验，2个停止位。数据位校验位停止位7表示7个数据位8表示8个数据位E表示偶校验O表示奇校验N表示无校验1表示1个停止位2表示2个停止位2.配置能源采集仪表（2）连接设备通信选择“通信”菜单下的“连接设备”子菜单，在弹窗中的参数说明如下：设备ID：输入根云小匠面板上的硬件序列号后2位，如图所示。设置完成后，单击“连接”按钮完成连接设备。2.配置能源采集仪表（2）连接设备通信选择“通信”菜单下的“连接设备”子菜单，在弹窗中的参数说明如下：说明：如果需要对根云小匠的参数配置进行修改，比如修改RS485参数配置，可在左侧的目录树下，找到对应的选项，进行修改，修改完成后单击“写入配置”标签，把新配置下发到根云小匠，如图所示。但要注意记住新的配置参