FM020做为MODBUS主站的使用说明

员工内部交流资料FM020模块作为MODBUS主站的使用说明编写：李昶、高俊审核：王凯2012年1月内部资料，严禁外传1.前言在实际工程中，经常会遇到DCS系统与第三方设备进行数据通讯的应用要求。由于DCS系统使用的现场总线协议为PROFIBUS-DP，假如与其需要实现通讯的设备不支持PROFIBUS-DP通讯协议，但是支持MODBUS通讯协议。那么必须进行协议转换，才能实现数据的正常通讯。FM020通讯模块同时支持PROFIBUS-DP和MODBUS通讯协议，可以实现PROFIBUS-DP与MODBUS通讯协议间的协议转换。2.FM020介绍FM020通讯模块支持PROFIBUS-DP和MODBUS通讯协议，在PROFIBUS-DP一侧只能做PROFIBUS-DP从站；在MODBUS一侧既可以做MODBUS主站，也可以做MODBUS从站,支持的功能码为01、02、03、04、05、06、15、16。FM020作为MODBUS主站时最多可以连接18个MODBUS从站，同时通讯总I/O数据长度不大于152字节（注：两个条件必须同时满足。即，从站数量不大于18个，且通讯总数据长度不大于152字节）。MODBUS物理层可采用RS485和RS232（2选1），支持RTU模式和ASCII模式（2选1）。（1）指示灯说明：面板上有4个状态指示灯，分别为“RUN”、“COM”、“TXD”、“RXD”指示灯。状态指示灯显示模块当前的工作和通讯状态，具体组合状态及含义如下表所示。（2）PROFIBUS-DP通讯接口引脚定义：DPA和DPB为冗余PROFIBUS-DP总线接口，对于单PROFIBUS-DP总线结构，可以任选其一连接使用。注：工程实施中推荐使用DP专用接头连接PROFIBUS-DP通讯接口至PROFIBUS-DP总线。（3）MODBUS通讯接口引脚定义：FM020模块有2个MODBUS通讯接口。1个支持RS485，1个支持RS232。2个通讯口不能同时使用，只能二选其一。使用RS485方式通讯时建议采用阻抗匹配、低衰减的RS485专用电缆。单层屏蔽的电缆屏蔽层应一端接地；双层绝缘隔离型的电缆屏蔽层其外层（含铠装）应两端接地，内层屏蔽则应一端接地。（4）电源接口引脚定义：FM020模块需要提供24VDC工作电源。（5）终端匹配电阻的设置：在矩距离传输时可以不需要连接终端电阻，即一般在300米以下不需要连接终端电阻，传输距离超过300米应连接终端电阻。为了抑制干扰，终端电阻应接入在RS485总线最后一台设备之后。DIP开关“DPTR”和“MODBUSTR”用来设置PROFIBUS-DP及MODBUS总线的RS485接口是否连接终端匹配电阻。DIP开关各个开关的状态要一致，如果需要连接终端匹配电阻则全部拨到“ON”位置，如果需要断开终端匹配电阻则全部拨到“OFF”位置。（6）模块地址的设置：DIP开关“DPSlaveadds”用于设置FM020模块的PROFIBUS-DP从站地址。开关位于“ON”位置时，该位二进制数值为“0”。开关位于“OFF”位置时，该位二进制数值为“1”。根据DIP开关的组合，PROFIBUS-DP从站地址的设置范围为：0～125模块地址的换算公式如下图所示：例如：图中拨码开关的从高位到低位依次设定为“100001”，对应的十进制数值33就是FM020模块的DP从站地址。3.作为MODBUS主站的使用方法（1）添加GSD文件：将FM020主站GSD文件“FM020-Master.GSD”拷贝至D:\TARGET\HollySys\PCBasedIO文件夹下。注：文件夹路径可能有所不同。如果文件存在，可略过此步。（2）添加自定义设备并定义设备：a)运行MACSV“设备组态”，进入“IO设备”组态环境。点击菜单条中“查看（V）”菜单下的“自定义设备（C）”命令。b)点击弹出对话框中的“所属链路”列表框，选中列表中的“DP”一项。c)右击右侧列表上方的“引入的GSD文件”，点击弹出菜单中的“引入”命令。d)在弹出对话框中选中FM020主站GSD文件“FM020-Master.GSD”，点击“打开”按钮。如果没有错误，消息框会显示“GSD文件引入成功”。e)GSD文件引入成功后，会在对话框右侧列表中增加一项——“FM020-Master”。f)右击右侧列表中的“FM020-Master”，点击弹出菜单中的“定义设备”命令。运行“定义设备”命令后会出现设备定义对话框。g)根据实际通讯的数据类型及长度进行配置：注：设备名称必须为FM020-M；必须添加通讯状态字——“status”和通讯控制字——“control”模块；接下来配置输入和输出模块。“status”为设备状态模块，一个字节输入，各个位含义如下表：第1位表示是否有Modbus从站设备离线，当回复超时并且达到最大重发次数时置为1，最大重发次数可通过组态参数配置。根据此位可以判断此时上报的数据是否有效。第2～5位表示异常功能码，如果多个从站都有异常时，此变量滚动显示。第6位表示主、备用状态，“1”表示主状态，此时“RUN”灯常亮；“0”表示备用状态，此时“RUN”灯闪烁。第7位表示“CRC”、“LRC”或“奇偶校验”错误，“1”表示有错误发生，“0”表示正常。第8位暂时为保留位，无实际意义。“status”状态模块除第6位上报64次后清零。“control”为设备控制模块，一个字节输入，各个位含义如下表：第1位表示是否启动Modbus通讯，“1”表示启动，此时“RUN”灯常亮；“0”表示不启动，此时“RUN”灯闪烁。第2位表示读允许，只允许Modbus读命令，“1”表示允许，“0”表示不允许。第3位表示写允许，只允许Modbus写命令，“1”表示允许，“0”表示不允许。“status”和“control”模块可以控制FM020模块的冗余通讯，预定条件如下：①两个FM020模块初始时同时上电初始化后都进入备用状态，不进行Modbus通讯，接收到上位机下发的控制命令后，此时DP从站地址编号偏小的FM020模块为主，DP从站地址编号偏大的FM020模块为备。如果两个FM020模块初始时先后依次上电，则先上电FM020模块的为主，先后电FM020模块的为备。②正常运行后，一个FM020模块处于工作状态，另一个FM020模块处于备用状态。上位机在一定周期内判断工作的FM020模块上报的“status”状态字，如果有故障发生，并且备用的FM020模块的DP工作正常，上位机则通过“control”控制字下发命令停止工作的FM020模块，同时启用备用的FM020模块。如果备用的FM020模块存在DP故障，则不进行切换。③正常运行后，一个FM020模块处于工作状态，另一个FM020模块处于备用状态。上位机在一定周期内判断工作的FM020模块的DP状态，如果有DP通讯故障发生，并且备用的FM020模块的DP工作正常，上位机则通过“control”控制字下发命令启用备用的FM020模块，同时上位机复位原先运行的FM020模块DP状态及“control”控制字中的“RUN”位和“status”状态字中的“RUN_STANDBY”位。如果备用的FM020模块的DP故障，则不进行切换。④当两个FM020模块的DP均正常，而Modbus均断线时，会不停的切换巡检。⑤当“CRC”、“LRC”、“奇偶校验”、Modbus异常功能码等错误发生，不会进行切换。⑥当两个FM020模块的反馈主/从状态均为主，则重新初始化模块（过程与上电初始化过程相同）。⑦当FM020模块的DP通讯故障时，则停止FM020的Modbus通讯。每个Modbus从站设备可以对应一种功能的Modbus模块，所以一共可以添加18个Modbus模块，FM020模块（主站）与Modbus模块类型的对应关系如下表：选中已添加模块的模块号，点击“模块定义”按钮，分别在对应的“模块字节定义”对话框中选择需要的数据类型进行“通道类型定义”后，点击“加入”。本例定义中添加了8位读入（1xxxx）；8位写出（0xxxx）；8字读入（4xxxx）；8字写出（4xxxx）。h)“模块定义”完成后，点击“确定”按钮，将在右侧已添加的“FM020-Master”下会增加一项自定义的设备——“FM020-M”。i)点击“保存”按钮，将已添加的设备定义保存。（3）添加设备并设置设备属性：a)右击现场控制站中的“DP”，点击弹出菜单中的“添加设备”命令。b)在弹出的“添加IO板”对话框中选中“FM020-M”，点击“加入”按钮，将设备设备加入DP总线。c)右击现场控制站中“DP”总线下的“FM020-M”，点击弹出菜单中的“设备属性”命令。d)在弹出的“DP/PA设备参数设定”对话框中调整参数。①将更改设备地址与模块上DIP开关地址设置一致（注：不能与DP总线上其它模块的地址相同）；将“用自动生成的设备参数”前的勾选去掉。本例中“设备地址”为“90”。②根据需要修改用户区参数：双击“用户参数区”内的需要修改的数值区或其前的字节代号，会弹出“参数设定”对话框。根据需要输入合适的数值后，点击“确认”按钮。用户区参数定义如下：注意：数值显示格式为16进制格式，参数设定输入为10进制格式。l字节2：通讯波特率设置，数值代码与通讯波特率的对应关系如下：0——300；1——1200；2——2400；3——4800；4——9600；5——19200；6——38400；7——57600；8——115200；l字节3：校验设置，数值代码与校验的对应关系如下：0——无校验；1——偶校验；2——奇校验；l字节4：主/从站设置，数值代码与主/从站的对应关系如下：0——MODBUS主站；1——MODBUS从站；l字节5：数据传输方式设置，数值代码与数据传输方式的对应关系如下：0——RTU方式；1——ASCII方式；l字节6：数据更新方式设置，数值代码与数据更新方式的对应关系如下：。0——在所有MODBUS命令结束后更新；1——在每条MODBUS命令结束后更新；l字节7：超时时间设置。1——10ms2——20ms3——30ms4——40ms5——50ms6——60ms8——80ms10——100ms12——120ms15——150ms20——200ms25——250ms30——300ms35——350ms40——400ms45——450ms50——500ms55——550ms60——600ms65——650ms70——700ms75——750ms80——800ms85——850ms90——900ms95——950ms100——1000ms110——1100ms120——1200ms130——1300ms140——1400ms150——1500ms160——1600ms170——1700ms180——1800ms190——1900ms200——2000ms210——2100ms220——2200ms230——2300ms240——2400ms250——2500ms255——2550msl字节8：RS232/RS485方式设置，数值代码与RS232/RS485方式的对应关系如下：0——RS232方式；1——RS485方式；l字节9：最大重复次数设置，表示从站通讯超时后最大的重试次数。本例中通讯波特率——9600；校验——无校验；主/从站方式——MODBUS主从站；数据传输方式——RTU；数据更新方式——在每条MODBUS命令结束后更新；超时时间——200ms；RS232/RS485方式——RS485；MODBUS从站地址——2；用户区参数定义如下。字节2：设置为数值4；字节3：设置为数值0；字节4：设置为数值0；字节5：设置为数值0；字节6：设置为数值1；字节7：设置为数值20；字节8：设置为数值1；字节9：设置为数值10；（4）设置通道属性：a)右击现场控制站中“DP”总线下的“FM020-M”，点击弹出菜单中的“通道属性”命令。b)在弹出的“通道参数设置”对话框中调整参数设备号