基于Modbus_TCP及WEB的电气设备网络智能监控系统
基于MODBUS TCP协议的电力监控系统通信研究
及远程控制等需求。
在传 统的 电力监控 系统通信方 案 中 。 主要存在 的
问题是通 信接 口标准有很 多种 ． 这些 接 口标 准各有其
优点 和缺点。 由于各 厂商的通信方 式和协议 不同 ． 设
计 人 员 为 了 不 得 不 在 多 种 通 信 协 议 之 间 进 行 转 换 而
增加转换设备 。 比如 串Ｖ服务器 、 ｌ 网络管 理机等。这样
ｉｔｏ ｕ ｅ ． ｎｒ ｄ ｃ ｄ
Ｋｅ ｗｏｒ ｓ： ＯＤＢＵＳＴＣＰ ｐ ｏｏ ｏ ； ｏ ｒｍｏ ｉｏ ；ｏ ｙ ｄ Ｍ ｒ ｔ ｃ ｌｐ ｗｅ ｎ ｔｒ ｃ ｍ ｕ ｉａｉ ｎ ｎｃ ｔ ｏ
０引 言
随着 现代 社会政 治 、经济 和文 化生 活 的快速 发 展． 日益剧增 的电能需求 已促 使 电力 系统进入 了一个 大机组 、 电网和超高压时代 。 大 电网结构 日趋复杂化 。 现 在 的 电力 管理者 已经 不再 满足 于在 固定 的监控 中 心才能监控变 配电现场的运行 工况 ． 于是 产生 了基 于 网络通信技 术的远程电力监控系统
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｉ ｆａ ｎ ｖ ｌ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｈｅｄ ｓｇ ｏ ｏ ｅ ｍｍ ｕ ｉａｉｎ ｍｏ ｕ ｅｏ ｏ ｒｍ ｏ ｉ ｒｓ ｓｅ ａ ｅ ｎ Ｍ ＯＤＢＵ ＳＴＣＰ ｐ ｏ ｏ ｏ ｓ ｎ ｃ ｎ ｃ ｔ ｄ ｌ ｆｐ ｗｅ ｎ ｔ ｙ ｔｍ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｏ ｒ ｔｃ ｌｉ
Ｓ Ｎ ｉ ｅ ｇ ＹＯ Ｌ －ｎ Ｕ Ｈａ— ｎ ， Ｕ ｉｉｇ ｐ ｊ
（ｅｉｇ ｔ ｕｇ ａＥ ｕ ｍ ｎ ｅｅｒ ＆ Ｄ ｓ ｎ ｏ Ｌ Ｄｏ ＭＣ ｒｕ ， ｅｉ ０２， ｈ ａ Ｂ ｉｎ ａ ｒｉ ｌ ｑｉ ｅｔ ｓａ ｈ ｊ Ｍｅ Ｕ ｃ ｐ Ｒ ｃ ｅｉ — Ｔ ｆ ＣＧ ｏｐＢ ｉ ｇ１ ０ ９Ｃ ｉ ） ｇＣ ｊ ０ ｎ ｎ
基于Modbus／TCP协议和ASP.NET技术的远程网络监控系统
信 的约 束 ． 合 套 接 字 通 信 技 术 和 多 线程 技 术 实现 服 务 器对 多个 站 点 数 据 进 行 可 靠 、 时 的 集 中监 控 ； 用 Ａ ＰＮ Ｔ 结 实 运 Ｓ ．Ｅ
可 靠 的 实 时监 控 。
关 键 词 ：远 程 监 控 ； ｄ ｕｆＣ Ｍｏｂ ｓｌ Ｐ协 议 ； Ｓ ．Ｅ ＇ Ａ ＰＮ Ｔ技 术 ； 接 字 ；多线 程 套
中图 分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ ２７ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ） ３ ０ ２ — ４ ６４ ６ ３ （０ ０ — ０ １０ １
技 术 实现 ＢＳ模 式 ， 户 可通 过 浏 览 器 终 端远 程 访 问监 控 中心 服 务 器 ， 行 数 据 浏 览 和 查 询 。 实验 证 明 ， ， 用 进 系统 采 用 通 用 协 议 加 强 远 程 监 控 的 通 信 约 束 ， 用 ＢＳ模 式 简化 数 据 资 源共 享 ， 应 ， 不但 通 用性 强 ， 且Байду номын сангаас方 便 对 远 程 设 备 进 行 高 效 、 而
Ｒｅ ｏ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ｉｏ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ａ ｅ ｎ Ｍ ｏ ｂ ｓＴＣＰ ｍ ｔ ｅｗｏ ｋ ｍ ｎ ｔ ｒｎ ｙ ｔｍ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄ ｕ ／
ｐ ｏ ｏ ｏ ｎｄ ＡＳ ＮＥＴ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｒ ｔ ｃ ｌａ Ｐ． ｔ ｃ ｏｏ ｙ
ＧＵＯ Ｓ ａ －ｕ ，Ｌ ａ —ｉ ｈ ｏｈ ａ ＩＸｉｏｌ ｎ，Ｌ ｉ ｏ ｇ ＩＬ－ ｎ ｈ
基于Modbus／TCP及WEB的电气设备网络智能监控系统
Ｍｏ ｂ ｓ ＴＣＰ ｐ ｏ ｏ ｏ ｎ ｅ ｓｎ ｎ ｉ ｄ ｓｒａ ａ ｅａ ｎ ｅ ａ ｌ．Ｔｈ ａｄ ｒ ｎ ｏ ｔ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ／ ｒ ｔ ｃ ｌａ ｄ Ｗ ｂ ｕ ｉｇ ａ ｎ ｕ ｔｉｌ ｓ ｓａ ｘ ｍｐ ｅ ｃ ｅｈ ｒ ｗａ ｅａ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｄ ｓｇ
中图 分 类 号 ＴＨ８ ５ 文 献 标 识 码 Ａ ６ 国 家 标 准 学 科 分 类 代 码 ５ ０ ８ ４ １ ．０
Ｅｅｔ ｃｄｖ ｅｎｔ ｏｋｍｏ ｉ ｒｎ ｙｔｍ ａｅ ｎｍｏ ｂ ｓＴ Ｐ ｐｏｏｏ ａ ｄＷ ｅ ｌ ｒ ｅｉ ｅ ｒ ｎｔ ｉｇｓｓ ｂｓｄｏ ｄ ｕ／ Ｃ ｒｔｃｌ ｎ ｂ ｃｉ ｃ ｗ ｏ ｅ
Ｃｈ ｎ Ｂ ｎ Ｚ ａ ｇ Ｂ Ａｎ Ｃｈ ｎ ｓ Ｑｉ ｎ ｙ ａ ｅ ｉ ｈ ｎ ｏ ａｇｉ ｕ Ｄｏ ｇ ｕ ｎ
（ ｅｔｉ Ｐｏ ｒＣ ｌｅ ，Ｓ ｕｈ Ｃ ｉａ Ｕｎｖ ｒｉｙ ｏ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ，Ｇｕ ｎ ｈ ｕ５ ６ ０， ｉａ Ｅｌｃｒｃ ｗｅ ｏ ｌｇｅ ｏ ｔ ｈ ｎ ｉ ｅｓｔ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｇｚ ｏ １ ４ Ｃｈ ｎ ） ０
Ｓｅ ｐＥ ｄ ｕ／ Ｃ Ｂ的 电气 设 备 网络 智 能 监 控 系统
陈 斌 张 波 安 尝 思 丘 东元
（ 南 理 工 大 学 电 力 学 院 广 州 ５ ０ ４ ） 华 １ ６ ０ 摘 要 电 气设 备 网络 集 中监 控 作为 一 种 智 能 化 的 监 控 技 术 ， 工 业 自动 化 及 信 息 产 业 领 域 中 逐 渐 被 广 泛 采 用 。本 文 针 对 一 个 在 具 体 的 工业 现 场 ， Ｍｏ ｂ ｓＴＣ 在 ｄ ｕ／ Ｐ及 Ｗ Ｅ Ｂ基 础 上 ， 析 了 网络 集 中 监 控 系 统 监 控 策 略 ， 讨 了 它 的 软 硬 件 设 计 方 法 ， 此 研 制 分 探 由 了 一 种 基 于完 全 开放 通 信 策 略 的监 控 系 统 。 现 场 运 行 表 明 ， 系统 扩 充 性 好 ， 以对 工 控 领 域 内 所有 的 电气 设 备 进 行 网络 式 的 该 可 管 理 ， 大 地 提 高 了 管 理 效 率 和 设 备 安 全 运 行 的可 靠 性 ， 有 较 好 的实 际 推广 应 用 价值 。 极 具 关 键 词 电气 设 备 网络 监 控 Ｍｏｂ ｓＴ Ｐ ｗＥ ｄｕ／ Ｃ Ｂ
台达PLC通过Modbus TCP协议与硕人时代IDH.HOMS热网监控系统的通讯
台达 PLC通过 Modbus TCP协议与硕人时代 IDH.HOMS热网监控系统的通讯摘要：本文用实例介绍了台达公司的DVP-SE PLC通过Modbus TCP协议与硕人时代公司的IDH.HOMS热网监控系统的通讯。
关键词：DVP-SE IDH.HOMS Modbus TCP引言MODBUS TCP协议是一种自动化标准通讯协议，现已广泛应用于当今工业控制领域。
通过此协议，控制器相互之间、控制器和其它设备或监控平台之间可以经由网络(如以太网)进行通信。
下面笔者以台达公司的DVP-SE PLC通过以太网与硕人时代公司的IDH.HOMS热网监控系统使用MODBUS TCP协议进行通信为例，对MODBUS TCP通讯的应用进行叙述，以期达到抛砖引玉的效果。
一、硕人时代IDH.HOMS监控系统简介IDH智能热网是北京硕人时代科技股份有限公司自主研发的面向供热行业，基于互联网、物联网、大数据处理以及虚拟现实技术的智能在线、远程监控、节能运营管理系统。
IDH智能热网是对整个供热生产过程的集成管理，集合了热源、管网、热力站和热用户的监控于一体。
随着供热计量收费政策的实施，当大多数用户调节室温后，必然影响到二次网流量，进而影响到热力站、热源的供热量。
但由于集中供热系统的滞后性，用户室温调控后热量的变化影响到热源的时间过长，因此需IDH智能热网管理平台对“供热”与“用热”进行监控，分析热网运行数据，总结出供热规律，从而制定供热运行调度方案。
IDH智能热网主要由数据中心、监控系统、管理系统和专业分析系统组成。
数据中心与现场设备通讯，提供全供热系统的遥感和远控能力，并为监控系统提供在线数据。
监控系统以PC、信息墙、全息、手机APP等多种形式提供在线监控系统的功能，并为管理系统和专业分析系统提供数据。
专业分析系统进行节能潜力挖掘，给管理系统提供能源计划与调度建议。
管理系统则基于专业分析建议、实时监控数据以及客服故障、能源计量等数据做出决策，制定和调整能源计划。
基于Modbus总线的智能配电监控系统设计
０ 引 言
近几 年 ， 作为 信息 时 代 高新 科 技 和 建筑 技 术 相结 合 的产 物—— 智 能 建 筑 的 发 展 极 为 迅 猛 。 供 配 电系统为 智能 建 筑 提供 动 力 能 源供 应 ， 大 是 厦重 要 的基础 部 分 。 由 于传 统 大 厦 中 的供 配 电 系统 采用 断 路 器 、 压 互 感 器 、 电 器 保 护 装 置 电 继 为机 械节 点结 构 ， 系统 运 行性 能 差 ， 误 动作 … ， 易 必须 利用各 种先 进技 术 与智 能化 系统 和 设 备 ， 保
使 用 软件工 具 对 计 算 机 及 软 件 的各 种 资 源 进 行 配置 ， 使计 算 机 或 软 件 按 照 预 先 设 置 ， 自动 执 行 特 定任 务 ， 足使 用 者 要求 ； 满 应具 有 开 放 性 、 展 扩 性 、 时性 和安 全可 靠 性 ； 据库 应 具 有 开放 性 、 实 数 全 中文 界面 ， 于 用户 生 成 、 改 数据 库 ； ｏ ｅ— 便 修 Ｐｗ ｒ
现代建筑电气
・
供配电 ・
基 于 Ｍｏ ｂ ｓ总 线 的 智 能 配 电 ｄｕ 监 控 系统 设 计 冰
胡 力勤 ‘ 王 ， 迹
（． １ 浙江 建设 职 ￣ － 学 院 ，浙江 杭 州 ， Ｒ术 ｋ
３ １１ ； １ ２ １
２ 浙 江 财通物 业发展 有限 公 司，浙 江 杭 州 ３ ０ ０ ） ． １０ ９
线 应 用 主要 有 Ｆ 、 ｒｆ ｕ 、 ｏ Ｗｏｋ 、 Ａ Ｄ ｖ Ｆ Ｐｏ ｂ ｓ Ｌ ｎ ｒｓ Ｃ Ｎ、 ｅ ｉ ｉ —
ｃ Ｎ ｔＭｏ ｂ ｓ等 。 ｅ ｅ、 ｄ ｕ
Ｍｏｂ ｓ ｄ ｕ 总线 以其 通 用 、 熟 的第 三 方 标准 测 成 试软 件及较 低 的成 本 ， 用 户使 用 提 供 了诸 多 方 为 便 。下面 以某 大楼 电力 监 控 系 统 改造 项 目为 例 ， 说 明基 于 Ｍｏ ｂ ｓ 线 的 智 能配 电监 控 系统 的应 ｄｕ 总
基于ModbusTCP和WEB的实时监控系统设计
机 搭 载底 层 的 硬 件 电 路 采 集 数 据 ， 采 用 Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ ＴＣ Ｐ ／ Ｉ Ｐ
引 言
随 着 自动 化行 业 和 控 制 技 术 的不 断 发 展 和 进 步 ， 现 场
协议通过 无线收发器传输至 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ， 在此 基 础 之上 ， 利 用 Ｃ＃语 言 编 程 ， 结 合 ＡＳ Ｐ． ＮＥＴ 创 建 的 动 态 Ｗ Ｅ Ｂ页 面 和 Ｓ ＱＬ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ 数据库 的访 问链 接技 术 ， 设 计 了 一 种 实 时 监 控 的 ＷＥＢ平 台 ， 达 到 了对 现 场设 备 的 实 时 监控 的 目的 。
率， 需要 对 现 场 设 备 的运 行 进 行 实 时 的 监 测 和控 制 。 近年来 ， 大 量 先 进 的远 程 监 控 技 术 开 始 应 用 于 现 场 总 线 和 远 程 客 户 端 的交 换 ， 但 Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ协 议 目前 还 仅 限 于 现 场 总线上 ， 只 有 基 于 ＴＣＰ ／ Ｉ Ｐ的 协 议 才 能 通 过 以 太 网 实 现 超 远距 离 的传 输 ， 为 此 Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ ＴＣＰ ／ Ｉ Ｐ应 运 而 生 。笔 者 通 过 对 Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ ＴＣ Ｐ协 议 的研 究 ， 将 油 井 现 场 采 集 的 数
ａ ｎ ｄ ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ Ｗ ＥＢ ｂ ｒ ｏ ｗｓ ｅ ｒ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ＡＳ Ｐ． ＮＥＴ ａ ｎ ｄ Ｓ ＱＬ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｆ ｕ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｅ ｂ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
基于物联网的智能电网监控系统设计
基于物联网的智能电网监控系统设计随着物联网技术的不断发展，智能电网监控系统成为电力行业的关键领域之一。
本文将为您介绍一种基于物联网的智能电网监控系统设计方案。
一、系统概述智能电网监控系统的主要目标是实时、准确地监测电网的运行状况，并及时发现和处理潜在的故障和问题。
该系统使用物联网技术将各个监测点与中心控制台连接起来，实现对电网的远程监控和管理。
二、系统架构智能电网监控系统的架构包括以下几个主要组件：1. 传感器和装置：将各个监测点的数据采集转换为数字信号，并通过物联网技术发送给中心控制台。
2. 物联网网关：负责接收和处理传感器和装置发送的数据，并将其转发给中心控制台。
物联网网关还可以进行数据存储和缓存，确保数据的完整性和时效性。
3. 中心控制台：作为系统的核心部分，中心控制台接收和处理各个监测点发送的数据，并根据设定的算法进行分析和判断。
中心控制台还具备远程控制和管理的功能，可以发送指令给各个监测点。
4. 数据存储和处理服务器：负责存储和处理历史数据，以便后续的分析和报告生成。
三、系统功能基于物联网的智能电网监控系统具备以下几个主要功能模块：1. 数据采集和传输：通过物联网技术，实时采集各个监测点的数据，并将其传输到中心控制台。
数据采集包括电流、电压、功率等基本参数，以及设备运行状态等辅助信息。
2. 数据分析和故障诊断：中心控制台接收到数据后，通过设定的算法进行分析和判断，检测潜在的故障和问题。
系统可以自动识别电网中的故障类型，并生成相应的警报。
3. 远程监控和控制：中心控制台具备远程监控和控制的能力，可以根据需要对电网中的设备进行远程操作。
例如，对故障设备进行重启或切换，或对电网进行负荷调整。
4. 实时报警和通知：监控系统可以实时生成警报，并将其发送给相应的管理人员。
警报可以通过电子邮件、短信或手机应用程序的形式发送，以确保及时的故障响应。
5. 数据存储和分析：系统通过数据存储和处理服务器对历史数据进行存储和分析。
Modbus TCP远程监控系统设计
[J ] . 电力自动化设备, 20 0 3.23( 6) : 5 4 �5 6
[J ] . 计算技术与自动
由于该远程监控系统采用透明传输的方式， 远程 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 3 M db _A ca _P c _V 1 .1 b. [20 0 6 - 1 2 - 28] h : / / .
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2 01 2 年第 3 期 （总第 2 67 期）
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3 .1
套接字通信设计与实现
套接字通信层实现了服务器与监控设备的数据 很好地识别报文边界 � C 的请求或响应帧 如图 1 所示 � 交互， 并连接串口通信层， 是整个设计的核心部分 � 套 � � � � � 接字通信部分的设计流程为： 系统在创建 客户 在 协议与� C 协议之间进行转 换时，D 不需改变， 只需对 B A 报文头进行相应 的转换 � 当接收到服务器的请求时， C 协议 只需将 BA 端后， 即主动与服务器建立连接， 然后开启接收线程， 等待接收服务器发送的命令， 并将接收到的数据写入
M B A P 报文头， 去掉 CR C 差错校验， 同样不需要进行
5 贺正芸. 基于 M O D B U S 的 U PS 远程监控系统设计与实 现[D ] . 湖南 大学. 20 0 5 [M ] . 插图
协议解析， 实现了协议的透明化 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 6 W a e W . G a. L S c e P ga g b E a e 对 S c e 异常处理的实现完善了套接字通信的 � 版. Q
2
方案设计
基于网络和Modbus协议的远程监控系统
修改稿收到日期:2009-02-12。
第一作者蒲靖荣,男,1973年生,1997年毕业于浙江大学电机系,获学士学位,工程师;主要从事自动化仪表、系统的建设、使用、维护和研究方面的工作。
基于网络和M o d b u s 协议的远程监控系统R e m o t e Mo n i t o r i n g a n dC o n t r o l S y s t e m B a s e d o n N e t w o r ka n dMo d b u s P r o t o c o l蒲靖荣杜开勋朱占清闫纪峰(吐哈油田销售事业部,新疆鄯善 838202)摘 要:当今的工业控制已从集中监控、集散控制进入网络时代,如何实现各种不同设备之间的通信已成为系统的关键所在。
对吐哈油田销售事业部远程监控系统进行了研究,重点分析了系统的通信结构、通信协议和软件的编程组态,并提出了利用已有的网络和M o d b u s 协议实现不同系统间远程实时监控的思路。
基于网络和M o d b u s 协议的远程监控系统为现有系统的互联提供了借鉴,具有广阔的推广应用前景。
关键词:M o d b u s 协议 R S -422串口设备网关流量计算机可编程控制器组态中图分类号:T P 273 文献标志码:AA b s t r a c t :A t p r e s e n t ,i n d u s t r i a l c o n t r o l h a s p a c e d f r o mc e n t r a l i z e d c o n t r o l a n d d i s t r i b u t e d c o n t r o l i n t o n e t w o r k e r a .I m p l e m e n t i n g c o m m u n i c a -t i o na m o n g v a r i o u s d i f f e r e n t d e v i c e s i s t h e c r i t i c a l i s s u e i n f o r m i n g a s y s t e m .T h e r e m o t e m o n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e mi n M a r k e t i n g D e p a r t m e n t o f T u h a O i l f i e l d i s r e s e a r c h e d ,a n d t h e c o m m u n i c a t i o n s t r u c t u r e ,c o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l s a n d s o f t w a r e p r o g r a m m i n g a n d c o n f i g u r a t i o n a r e a n a -l y z e d e m p h a t i c a l l y .T h e c o n c e p t o f a d o p t i n g e x i s t i n g n e t w o r k a n d M o d b u s p r o t o c o l t o i m p l e m e n t r e a l -t i m e r e m o t e m o n i t o r i n g a m o n g d i f f e r e n t s y s -t e m s a r e p r o p o s e d .T h e r e m o t e m o n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e mb a s e d o n n e t w o r k a n d M o d b u s p r o t o c o l i s a g o o d r e f e r e n c e f o r i n t e r c o n n e c t i n g e x -i s t i n g s y s t e m s a n d p o s s e s s e s w i d e a p p l i c a t i v e p r o s p e c t s .K e y w o r d s :M o d b u s p r o t o c o l R S -422U n i v e r s a l s e r i a l d e v i c e g a t e w a y F l o wc o m p u t e r P L C C o n f i g u r a t i o n0 引言随着石油工业信息化的快速发展,许多油田开始建设统一的远程生产数据监控与管理系统。
基于Modbus协议的智能电气监控系统
（ ． ｏ ｅｅｏ ｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉｇ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｉｉ ｏｙｅｈ ｉ， ａ ｇｈ ｕ５ ０１ Ｃ ｉａ １ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎｏｍａｉ ｎ ｉｅｒ ， ａ ｇ ｏ ｇＪｄａ Ｐ ｌｔ ｎｃ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ １ ５５， ｈｎ ； ｌ Ｉ ｏ ｎ ｎ ｃ
２ Ｓ ｅｚ ｅ ｓ ｔｔ ｏ ｄ ａ ｃｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈｎ ｓ ｃｄ ｍｙｏ ｃ ｎ ｅ ，ｈ ｎ ｈｎ５ ８５ ， ｈｎ ） ． ｈ ｎｈ ｎＩ ｔｕｅ ｆ ｖ ｎ ｅ ｅｈ ｏｏｙ Ｃ ｉｅｅＡ ａ ｅ ｆ ｉ ｃｓＳ ｅ ｚ ｅ １０ ５ Ｃ ｉａ ｎｉ Ａ Ｓｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｎ ｉｔ ｌ ｇ ｎ ｎ ｔｒｎ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｉ ｌｃ ｒ ａ ａ ｉ ｅ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｅ ｎ ｍｏ ｂ ｓｐ ｏ ｏ ｏ ． ｈ ｅ ｉｅ ｃ ｎ ｓｒ ｃ ： ｎ ｅｌ ｅ ｔ ｉ ｍｏ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｕ ｅ ｎ ｅ ｅ ｔｉ ｌ ｂ ｎ ｔ ｏ ｃ ｃ ｗａ ｅ ｉｎ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄ ｕ ｒ ｔｃ １ Ｔ ｅ ｄ ｖ ｃ ｏ －
２ ２正 ０１
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎｔ ｕ ｎ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓ ｒ
２ ２ ０１
第 ４期
Ｎｏ ４ ．
基 于 Ｍｏ ｂ ｓ 议 的智 能 电气 监控 系统 ｄｕ 协
张永 亮 李 ，
（ ． 东机 电职业技术学院信息工程学院 ， １广 广东 广州
协议交换数据 ， 同时完成 系统的现场 监控
。监 控主机 与从
机之 间的连接线 采用 双绞屏蔽 线 ， 双绞屏蔽 线 的两端都 接地 ，
基于Modbus_TCP工业以太网的监控系统的设计与实现
基金项目:甘肃省省长基金项目(GS024-A25-011)收稿日期:2005-11-08 收修改稿日期:2006-06-06基于Modbus /TCP 工业以太网的监控系统的设计与实现郝晓弘,刘 忠,祖守圆,李应启(兰州理工大学 电气工程与信息工程学院,甘肃 兰州 730050) 摘要:通过对Modbus /TCP 协议的深入研究,设计了一种了基于Modbus /TCP 协议的三层体系结构的工业以太网监控系统平台,重点阐述了三层结构中监控及网络管理级的数据通讯、数据管理及控制组态等各功能模块的设计,并对监控系统的实时性能和开环控制性能进行了测试,为将工业以太网直接应用于工业现场设备监控的研究提供了一种设计方案。
关键词:Modbus /TCP ;工业以太网;Client /Server ;网络监控中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2006)09-0019-03Design and Implementation of Monitor System Based onModbus /TCP Industrial EthernetHAO Xiao -hong ,LIU Zhong ,ZU Shou -yuan ,LI Ying -qi(School of Electrical and Inform atio n Engineering ,Lanzhou University of Science &Techno logy ,Lanzhou 730050,C hina )Abstract :In order to design a sort of three -layer s ystem structure industrial Ethernet monitor system based on Modbus /TCP protocol ,Modbus /TCP protocol is studied deeply .The design of function modules as data communication ,data management and control configuration etc in control and s upervisory layers are presented in detail .Real -time performance and open -loop control performance are tested .A design plan for appl ying directly industrial ethernet to monitor industrial field device is offered .Key words :Modbus /TCP ;industrial ethernet ;network supervisory 1 Modbus /TCP 网络通信机制Modbus /TCP 协议是Modbus 家族中应用于自动控制装备上的开放的通信协议。
基于WEB与PLC的远程电力监控系统的设计与实现
以网络集成 自动化为基础的企业信息系统 。这样的
系统 具有 良好 的分 层 式 网络 结 构 ， 生 产 现 场 底层 从
开始 ， 可分为现场控 制层 、 过程监控层 、 生产管理层 和市场管理层。其 中， 市场管理 层融合外界商业网 点、 原材料和部件供应链 以及生产基地的信息 ， 是跨 越工厂或企业的信息网络。生产管理层完成生产计 划、 度、 调 人事 、 财务 等管 理功 能 ， 工厂 局域 网 的上 是
最底层 ， 负着生产第一线测 量控制的特殊任务 。 担
［ 收稿 日期 ］０ ６— ５— ９ ２０ ０ ０
嵌人 式 ｗ ｂ服 务器 接人 ｉｔ ｔ ， ｅ ｎｅ 后 客户利 用上 ｍｅ
位 机组态 软件 生成 监 控 界 面 ， 然后 通 过 开 发 的嵌 人
［ 作者 介绍］ 冯明源（ ９ ３一） 男 ， １６ ， 广西柳州 市人 ， 州职 业技 术学院， ｔ 电气工程 系教师 ， 柳 Ｅｆ － 工学学士 ， 工程师 ， 事 自动控制 教 从 学与研究 ； 黄庆华（９ ９一） 男， １６ ， 广西桂平 市人 ， 柳州职业技术学 院电子 电气工程 系讲师 ， 工学学士 ， 从事 电气 自动
宽度 的 Ｍ ｔ ｏ ｏｏ ｌ ｒ ａ的 ｃｌｆｅ内核芯 片 ＭＣ ５ ０ ， 充 ｏｄ ｒ ｉ Ｆ ３７ 扩
适 当存储容量的 Ｒ Ｍ和 Ｒ Ｍ 以构成 Ｍ Ｆ３７的 Ｏ Ａ Ｃ ５０ 最小系统 ， 然后添加 网络控制外设和 串口设备构建 整个服务器硬件系统 。软件 选用具有 网络功能 的 Ｉ ｌｕ 操作系统做为平台， ｘ ｉｘ Ｃｎ 定制与裁剪 Ｉ ｌ ｕ 及 ｘ ｉｘ Ｃｎ Ｔ ＰＩ， Ｃ ／Ｐ 编写 Ｍ Ｆ ３０的串口驱动程序及 ｓ ｋｔ Ｃ ５７ ｏ ｅ 程 ｃ 序 。分别 与 Ｐ Ｃ网络 和远端 客 户 机建 立 连 接 ， 到 Ｌ 达
基于Web的低压电器试验设备远程监控系统设计与实现
server is implemented by threading module,Socket Server module and redis module based on Python.It receives the operation data sent by field devices,then saves it into Redis and publishes in on the corresponding channel for Web server to obtain.At the same time,it receive the control command from the Web server by subscribing to the Redis channel,then forwarded to the corresponding field device.
经测试，系统运行状况良好，基本实现了预期功能，能够满足试验人员对各类试 验设备进行集中监控的需求。图47幅，表Python；Django 中图分类号：TP277
I
Design and implementation of web-based remote supervisory
After testing,the system runs well and basically achieves the expected functions,which can meet the needs of testers for centralized monitoring of various test device.
system for low-voltage apparatus testing device
Abstract:Low-voltage apparatus is widely used critical components in power system and industrial automatic control system,low-voltage apparatus test is an important link to ensure the reliability and safety and to improve the design of apparatus.There are many kinds of low-voltage apparatus test device.Most of the existing low-voltage apparatus test device use single monitoring computer to collect data and be monitored.Testers can only acquire test-related information and manage the device at the test site.The decentralization of information leads to the inefficiency of information acquisition and management.Therefore,it is necessary to develop the centralized monitoring system for information integration and centralized management of various apparatus test device.Regarding to this situation,this paper designs a web-based centralized remote supervisory system,which realizes remote centralized monitoring and control for all kinds of low-voltage apparatus test device.
基于Web的配电室监控报警系统的设计与实现
100 集成电路应用 第 38 卷 第 5 期（总第 332 期）2021 年 5 月
（1）感知层：感知层主要是接在配电室的电力测 量多功能表、传感器、摄像头等设备。（2）传输 层：本层次主要是用来把感知层采集的数据信息传 输到云端数据库。（3）储存层：本层根据数据类 型和数据采集时间建立数据库, 将数据存储到数据 库对应表格中。（4）服务层：J2EE的Web组件包括 JSP页面和Servlet两种。JSP页面是一个嵌入Java 程序的网页文件，它在服务器端被编译成Java，运 行在J2EE服务器上。（5）展现层：主要作用是将 各类操作功能提供给用户，使用户能够有效地运用 系统。 3 系统报警功能
中图分类号：TP277 文章编号：1674-2583(2021)05-0100-02 DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2021.05.042 中文引用格式：周志强，唐云峰，袁明飞.基于Web的配电室监控报警系统的设计与实现[J].集成电路应 用, 2021, 38(05): 100-101.
创新应用 Applications
基于Web的配电室监控报警系统的设计
与实现
周志强1，唐云峰1，袁明飞2 （1. 中国农业大学 信息与电气工程学院，北京 100083； 2. 国网山东省电力公司聊城供电公司，山东 252000）
摘要：设计基于当前Web应用系统开发中流行的5层架构B/S模式，提出了配电室电能质量监测软件的总 体设计方案和实现方法，规范报警信息和提升报警效率的方案。 关键词：配电工程，监测，报警，配电监控。
取监控信息“定值式”管理、屏蔽干扰信息、消除
本文设计的监控系统中，电能质量信息发布的
基于Modbus和GPRS的配电房监控系统
基于Modbus和GPRS的配电房监控系统田瑾;袁嫣红【摘要】针对目前配电监控网络数据传输速率低、监控手段单一、系统通用性低等问题,对配电房中数据采集技术、RS485通信技术和远程通信技术进行研究,提出了一种基于嵌入式系统的配电房监控系统.利用ARM为控制核心的嵌入式操作平台,对配电房中电参数和环境参数进行采集,实现基于Modbus通信协议的现场监控与基于GPRS的远程监控.研究结果表明,该系统能够实现快速、稳定的数据传输,对配电房进行现场和远程的实时监控,其人机终端操作简单、界面美观、通用性强.经实际应用,该系统满足了配电监控的要求.【期刊名称】《成组技术与生产现代化》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】6页(P29-33,46)【关键词】配电监控;ARM;Modbus;GPRS【作者】田瑾;袁嫣红【作者单位】浙江理工大学机械与自动控制学院,浙江杭州310018;浙江理工大学机械与自动控制学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TP277随着电力系统中非线性、非周期性、冲击性负载(变频电机、开关电源等)的增加，配电设备运行时常常出现谐波、电压闪变、电压波动以及三相负荷不平衡等现象[1-2]，造成电能质量恶化.电力系统中开关触点、母线连接点等接触不良或者电路老化等因素会引起配电线路某点温度过高，甚至出现线路烧融、短路等现象[3-4]，进而导致配电设施发生故障.因此，对配电房中电参数和温度参数的实时监控必不可少.目前的配电房监控技术发展十分迅速，配电监控系统已经具备数字化、功能多样化和网络化的特点，但是多数系统的数据传输速率慢，可靠性不高，且在控制管理方面存在人机界面单一、通用性低、系统维护困难等问题[5-6].为此，本研究设计一种数据传输稳定、快速并且通用性强的配电房监控系统.根据监控要求，可通过数据采集单元的硬件电路实现电参数和环境参数的模块化采集；通过人机终端实时进行现场监控与历史数据查看，并通过快速设置满足不同电参数和支路数的监控要求；结合通用分组无线服务技术(GPRS)远程通信技术，实现配电数据的远程监控.该监控系统应支持本地和网页等多种查看方式，降低人力成本，易维护，有利于提高系统的自动化管理水平.1.1 系统的功能需求分析配电房监控系统主要可以分为三部分：数据采集单元、现场人机终端和远程监控单元.系统的整体架构如图1所示.数据采集单元负责采集配电房的各种参数信息，并通过RS485总线将数据发送给现场人机终端，再通过GPRS模块发送给服务器；现场人机终端负责各参数的现场监控，实时显示参数值，绘制趋势图，进行故障报警、数据查询和参数设置，并可通过快速设置改变界面风格与支路数，满足不同支路数采集的要求；远程监控单元负责对GPRS模块传来信息的处理，供用户进行网页查看，同时向GPRS模块下发指令，调控下位机的动作.1.2 系统通信方式的分析与设计系统主要采用两种通信方式：现场人机终端与数据采集单元通信(RS485通信)，Web服务器与数据采集单元通信(GPRS通信).1.2.1 RS485通信协议R485通信采用的Modbus RTU协议[7]主要由三部分组成：地址码、功能码、数据区.地址码和功能码都用一个字节表示，数据区随功能码不同而不同.这里采用03和06两种功能码.其中03功能码用于读取底层监控模块的数据；06功能码用于向底层监控模块写入数据.以主机发送信息为例，其信息帧格式如表1所示，从机返回信息帧格式.主机、从机读取信息帧格式与表1类似.1.2.2 GPRS通信协议系统中数据采集模块每隔一定时间向GPRS模块发送一遍监测到的数据，同时GPRS模块将接收到的数据发送给服务器，服务器解析、处理接收到的数据. GPRS模块每次连上服务器的IP地址不固定，导致服务器无法准确识别连上来的设备，容易造成数据处理错误.为此，将GPRS模块中SIM卡的电话号码作为确定模块地址的标志，对11位电话号码进行补0，以6个字节表示.在传输协议中，前8个字节分别为字节总数1个字节、电话号码6个字节、参数类型1个字节；第9个字节开始表示数据，每个数据16位，占用2个字节.其中高8位在前，低8位在后.GPRS通信的数据帧协议如表2所示.根据配电房监控要求，数据采集单元需要采集的信息包括电压、电流、功率、谐波、不平衡度等电参数以及温度.整个单元采用模块化设计思想[8-9].其结构如图2所示.采样电路主要由主路模块、支路模块组成，可以根据负载支路的数量自主调整支路数，以满足不同回路数的要求.其主路模块主要负责监测三相电(380 V)的相电压、相电流、功率等数据.其支路模块负责监测单相电(220 V)的电压、电流、功率等相关数据以及线路各点温度.可根据需要灵活地调整信号采集模块的数量，以保证资源的最大化运用.软件设计上要求实时地读取和分析数据.数据采集单元采用RS485总线进行通信，实时测控各个负载点状态，传送整个系统的电参数、环境参数、报警信息等，并对故障进行预防和及时治理.RS485总线采用差分方式传输信号，两线制接法，传输速率可达1 Mbps，满足了数据通信的要求，可以与Modbus兼容的监控系统之间进行信息和数据的传递.各采样值经STM32微处理器处理计算，用串口传送到现场人机终端，同时通过GPRS网络传输到远程监控中心.所采用的GPRS通信模块SIM900A无需外接SD 卡槽，内嵌了SIM卡，可低功耗实现语音、数据、SMS(手机短信服务)和传真信息的传输.微处理器通过发送 AT(Attention)指令设置此模块并控制其启停以及数据收发.现场人机终端与下位机进行信息交换，实现参数的设置、修改、读取与显示.它与数据采集单元之间采用Modbus协议通信.其开发工具为Qt，最终将人机交互界面显示在移植了Linux系统的触摸屏上.现场人机终端的人机界面主要包括系统登录、参数显示、参数设置、历史数据查询、信息报警等部分，对下位机传来的数据进行处理分析和显示.它可以设置各个工作参数，绘制实时趋势图，根据保存的历史数据绘制历史趋势图，对故障信息进行报警提示，对故障趋势进行预测并根据故障因素调控下位机的动作，达到监控配电房各种参数的目的.现场人机终端的总体框架如图3所示.3.1 主监控界面设计现场人机终端主监控界面主要包括五部分：主路参数、支路参数、趋势图、参数设置、报警.其中，主路参数界面显示配电房中主路的各种参数信息，如电流、电压、功率、电量、谐波、温度等.支路参数界面显示配电房支路参数信息，包括电压、电流、功率、电量与开关量，可对电能进行查询.趋势图界面绘制当前电压、电流和功率的实时趋势.点击历史趋势图按钮可以根据历史日期查看历史趋势图.报警界面实时显示当前的报警信息，一旦下位机有报警信息发送过来，此界面就插入该报警信息，并且显示报警时间.图4所示为其参数设置界面.点击参数值可以进行相应设置，设置完成后发送指令给下位机，对下位进行写操作.人机终端留有USB插口，方便了系统的升级.3.2 界面通用性设计点击人机终端的登陆界面左下区域可以进入隐藏设置界面(图5).整个监控系统的通用性设计主要体现在隐藏设置界面中.在嵌入式设备上实现界面的动态加载比较困难.它不像PC机界面那样可随时增删界面，修改界面模块，改变界面风格.随着嵌入式技术的飞速发展，满足嵌入式设备界面的动态定制需求变得十分迫切.根据网页设计中CSS(层叠样式表)与HTML(超文本标记语言)结合应用的思想，可将界面外观的某些属性(如背景颜色、控件形状、色彩等)集合起来放到不同的界面主题文档中[10].用户可根据需求选择界面风格，切换主题动作，实现相应界面的主题文档定位，通过系统初始化操作并根据选择的主题解析不同文档，从而实现界面风格的切换.这里以支路参数界面为例，其对应的文档部分如下：QPushButton{background-color:rgb(43,58,65);font-size:16px;color:white;border-radius:10px;border:2px groovegray;padding:4px 2px;}QFrame{background-color: rgb(255, 255, 255);}QLabel{color: rgb(255, 255, 255);background-color: rgb(43, 58, 65);} QListWidget{background-color: rgb(90, 112, 135);}从上述文档内容可以看出，该界面包含了标签、按钮、框架、列表等控件，且每种控件对应不同的样式.文档中包含了控件背景颜色、字体大小、字体颜色、边框等属性信息.在解析文档时将这些属性以字符串的形式读取出来，设置样式表setStyleSheet()即可完成对象的样式设置，实现预期效果.修改隐藏界面上当前主路和当前支路数，可以改变当前监控的主路号和支路数量.在隐藏设置界面上进行设置后再次回到登录系统界面，点击进入系统按钮进行系统初始化.这比重新启动系统进行初始化大大方便了用户的使用.基于界面与文档结合的思想，用户还可以对支路名称进行点击修改.本研究设计远程监控单元的目的在于使配电运行监控系统与企业管理系统相结合，使管理者通过浏览器及时了解配电房现场设备的参数信息及运行状况.这里主要介绍远程通信系统的总体设计和数据库设计.4.1 远程通信系统总体设计远程监控单元主要包括服务器、PC机.其中，服务器连接多个数据采集设备，实现多个设备的同时在线监控；PC机为远程监控主机.用户可以查看PC机上的浏览器进而访问Web服务器，从而获得数据库的信息，实现配电房的远程在线监控.用户通过查看网页监测各设备的电参数和温度参数、趋势图与报警信息，同时网页端也可通过服务器下发参数设置指令给下位机，达到调控下位机的目的.浏览器、数据库、服务器构成3层B/S结构[11].该结构由浏览器、Web服务器、数据库服务器三部分组成(图6).4.2 数据库设计在配电监控系统中，用户需要查看配电的实时数据和历史数据，以便分析配电设施运行状况.数据每隔几秒采集一次，产生的数据量大，对数据安全性也有一定的要求，因此可采用数据库管理系统对配电数据进行管理.用户发出远程监控请求，实质上是请求访问远程服务器上的数据库.数据库中存储了系统数据采集单元通过GPRS模块发送的数据.系统采用高性能的MySQL数据库管理系统存储系统信息，如服务器的登录账号和密码、设备ID、设备参数等(包括主路参数、支路参数、报警信息、温度等).可用6张数据表完成对这些数据的查询与存储.数据库的部分数据表结构如图7所示.在数据表中：用户表User存储用户登录信息；权限表Pope存储用户权限；设备表Equipment存储设备信息；日志表Daily存储配电房的运行日志；当前参数表CurPara存储配电房的当前运行参数；设置参数表Para存储配电房的设置参数值[12].本研究在配电房的配电柜中安装数据采集模块，与现场人机终端和服务器进行通信，对该系统的现场人机终端进行不间断查看，计算数据更新时间，关注界面运行流畅度并且查看数据完整性，发现人机终端可以及时、顺畅地显示各类参数信息，读取一次数据的时间远远小于系统要求的3 s，并且，在报警信息产生时马上发出声音报警，绘制趋势图无中断现象，历史数据保存完整，界面风格切换与路数切换无卡顿现象.主路电流历史趋势图查询界面的测试结果如图8所示.在网页远程监控端下发参数设置指令并观察各设备不同参数的显示效果，发现网页端可以稳定下发指令，实时更新数据并且绘制趋势图.其实时主路电流趋势如图9所示.该系统可实现稳定、实时、可靠的现场监控与远程监控.在当今信息化时代，监控技术与计算机技术、嵌入式技术和网络技术的结合已成为必然趋势.本研究提出采用RS485和GPRS通信的配电房监控系统，可以方便地实现配电房现场监控和远程监控功能.其现场人机终端不仅操作简单、运行流畅、界面美观、通信稳定.其支路数可设置人机终端界面编程方式，提高了监控系统的通用性.该系统已在某公司进行了实际使用，达到了设计要求，提高了配电房监控系统的自动化管理水平，降低了人工成本.今后将重点研究温度趋势预测，使监控系统具有更大的使用价值.【相关文献】[1] 许加柱,李晓芳,黄际元.低压配电网智能监测与控制终端软硬件设计[J].电工电能新技术，2012,31(4):79-82.[2] 王首相,张颖,韩亮.配电系统三相不确定谐波潮流的复仿射计算方法[J].电力系统自动化,2015,39(7):41-46.[3] 孟垚. 电力设备载流故障趋势预测技术研究[D].杭州:浙江大学,2015.[4] 张慧媛,沈军达,许力.电力设备温升模型及其在载流故障预测的应用[J].电机与控制学报,2013,17(7):81-86.[5] 崔海. 低压配电智能化监控系统的探讨[D].济南:山东大学,2012.[6] 万力,杨丽.基于Modbus总线的智能配电监控系统设计与实现[J].网络与通信,2012,31(5):45-48.[7] 许波. Modbus通信协议的研究与实现[D].合肥:安徽大学,2010.[8] 付进. 基于MicroTCA架构的AMC模块化数据采集系统设计[D].成都:电子科技大学,2012.[9] 赵东,郑晨曦.配电设备智能在线监控系统的设计[J].科技风,2015(18):21-24.[10] 丁跃潮,张杰敏,吕俊音.Wed编程技术-JSP XML JavaEE[M].北京:科学出版社,2008.[11] 陈永平，丁茹，郝永平.基于Web的车间管理系统的集成与实现[J].成组技术与生产现代化，2014,31(1):1-6.[12] 何懂良，袁嫣红，张建义.基于以太网通讯的手套机网络监控系统[J].机电工程,2015,32(1):152-156.。
基于ModbusTCP和WEB的实时监控系统设计
基于ModbusTCP和WEB的实时监控系统设计张乾;蔡昌新【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2014(14)5【摘要】为了实时、便捷地了解测控现场设备运行的状况，设计了一种基于Modbus TCP 和WEB的实时监控系统。
该系统设计基于dsPIC30F6014单片机，实现对采集模块的控制，并通过 创建的动态 WEB浏览器和 SQL强大的数据库功能完成实时监控。
结果表明，该系统能快速、方便、实时地动态显示设备的各项运行指标。
%For real-time and easy understanding of the controlfield devices running condition,the author designs a real-time monitoring system based on Modbus/TCP and WEB.The system design is based on dsPIC30F6014 microcontroller to control the collection module, and create dynamic WEB browser through and SQL powerful database function completes online debugging.The results shows that the system can fast,convenient,real-time dynamic display the running indexes of the equipment.【总页数】3页(P43-45)【作者】张乾;蔡昌新【作者单位】长江大学电子信息学院，荆州 434023;长江大学电子信息学院，荆州 434023【正文语种】中文【中图分类】TP277【相关文献】1.基于Web的车间实时监控管理系统设计与实现 [J], 张超;仲梁维;陈彩凤2.一种基于W5500的ModbusTCP服务器系统设计 [J], 渠薇;韩宗平;姜久慧;陆毅;陶为戈;潘瑜;韩晓新3.基于Web的气象雷达站站实时监控系统设计 [J], 杨积松4.基于ARM9的WEB远程视频实时监控系统设计与实现 [J], 邓志良;孙进;柯胜5.基于Web的针织设备实时监控系统设计与实现 [J], 周伟康;史伟民;彭来湖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于Modbus协议的智能电气监控系统
基于Modbus协议的智能电气监控系统张永亮;李凌【摘要】An intelligent monitoring system used in electrical cabinet was designed based on modbus protocol. The device consisted of detector,on-line monitor, embedded monitoring host. The on-line monitor can acquire current, voltage, temperature, leakage current,surge protection failure status information of the distribution box in real-time,and then make early warning,alarm,output tripping action. And based on modbus protocol of RS -485 data bus,it can communicate with the embedded monitoring host which can be responsible for the job of store,query and print.%设计了一种基于Modbus协议的电气开关柜智能监测系统.该装置由探测器、现场监控器、嵌入式监控主机组成.现场监控器能实时采集配电箱里面的电流、电压、温度、漏电流、浪涌保护的失效状态等信息,并作出预警、报警、输出脱扣动作；同时基于Modbus协议,经RS -485总线将数据传输回到嵌入式监控主机上进行储存、查询、输出打印等处理.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P41-43,49)【关键词】智能监控系统;Modbus协议;嵌入式监控主机【作者】张永亮;李凌【作者单位】广东机电职业技术学院信息工程学院,广东广州510515;中国科学院深圳先进技术研究院,广东深圳518055【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言针对国家标准设计了一套低压智能电气监控系统，通过采集配电房中各配电柜的三相交流电的电参量、断路器状态等信息，实现对各配电柜的遥控、遥测、遥调、遥讯，以及对相应故障进行脱扣控制等保护措施。
基于MODBUS通信协议的低压交流配电柜智能监控系统
【摘 要】 介绍了一种基于 M ODBU S协议的低压开关柜智能监测系统: 以工控机为主站 ,带协 议接口的智能控制器和网络仪表为从站 ,使用 MODBU S协议实现了计算机与现场智能仪表之间的数 据传输。介绍了 M ODBUS通信协议的基本内容和格式 ,监控系统的组成与结构 ,以及软件实现的具体 功能。
上 位 机 软 件 采 用 V C6. 0 开 发 , 操 作 系 统 为 Wi ndo ws N T 4. 0。 在软件编程时要注意的问题是 ,由 于 MODBUS协议是 MO DICON公司为其 PL C开发 的 ,多数命令只适用于 M ODICON 的 PLC,因此需要 自己增加一些命令 ,以适应通信要求。主要实现功能如 下。 3. 3. 1 遥控
图 1 系统结构框图 3. 1 智能控制器
低压控制柜主要部件为 HSW 1智能型万能式低 压断路器 ,智能控制器基于 PIC18C658单片机。 断路 器硬件组成框图如图 2所示。
图 2 断路器硬件组成框图 智能控制器可设定过载长延时反时限、短延时反 时限、定时限、瞬时功能 ; 还可采集整定电流、动作电 流、各 线电 压 , 并 控制 断 路 器的 通 /断 ; 并通 过 内 置 M AX485芯片实现与外界通信。 在实现智能控制器的 M ODBU S协议时 ,主要难 点在 RT U模式的停顿时间的实现上。首先 ,我们计算 每个字节传输所需要的时间 t ,在初始化 U SART 时 , P IC18C658的 Tim er1置零并计时 , Ti mer1的时限为 4t ,流程图如图 3所示。 因为 RT U模式下为连续数据 流 ,在连续接收数据期间 ,如果字符接收时间超过 2t , 则丢掉本次信息。 信息接收完毕 ,利用 Timer1定时中 断控制结束时间间隔 ,同时处理数据及错误。 · 20·
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第27卷 第9期2006年9月仪器仪表学报Chinese Journal of Scient ific InstrumentVo l 27No 9Sep 2006基于Modbus/TCP及WEB的电气设备网络智能监控系统*陈 斌张 波安尝思丘东元(华南理工大学电力学院广州510640)摘要 电气设备网络集中监控作为一种智能化的监控技术,在工业自动化及信息产业领域中逐渐被广泛采用。
本文针对一个具体的工业现场,在M o dbus/T CP及WEB基础上,分析了网络集中监控系统监控策略,探讨了它的软硬件设计方法,由此研制了一种基于完全开放通信策略的监控系统。
现场运行表明,该系统扩充性好,可以对工控领域内所有的电气设备进行网络式的管理,极大地提高了管理效率和设备安全运行的可靠性,具有较好的实际推广应用价值。
关键词 电气设备网络监控M odbus/T CP W EB中图分类号 T H865 文献标识码 A 国家标准学科分类代码 510.804Electric device network mon itoring system based on modb us/TCP protocol an d W ebChen Bin Zhang Bo An Changsi Q iu Dongyuan(E lectr ic P ow er College,South China Univ er sity of T echnolog y,Guangz hou510640,China)Abstract Netw o rk centr alized m onitor ing system for electric devices is adopted g radually in industry automa tion and info rmation industr y fields.This paper analyzes the centralized m onitor ing strateg y based on M odbus/ TCP pr otoco l and W eb using an industr ial case as an exam ple.The hardw are and so ftw are design m ethods ar e discussed,and a monitoring system w ith com plete open comm unicatio n str ategy is pro posed.T he field opera tion indicates that the pr opo sed sy stem can control all of the electric devices,and gr eatly improve the m anage m ent efficiency and the operation reliability.Key words electric device netw or k monitor M odbus/T CP WEB1引言近年来,随着微电子技术的发展、设备智能化水平的不断提高,人们对人与设备及设备与设备之间的信息交流提出了越来越高的要求。
开放分布式控制系统与In t ernet的相互结合是电气设备集中监控的大势所趋,集中监控和网络式的管理,不但保证了设备安全运行的可靠性,而且大大提高了管理效率[1]。
目前主要的网络监控技术包括基于CA N总线的监控、基于Lonw ork的现场总线监控[2]、基于嵌入式Linux 的工业监控系统等[3],但它们普遍存在着以下不足:系统兼容性差;用户交互功能薄弱;对第三方软件的依赖性强,所依附的操作系统平台不具备普遍性、软件可扩展性差、应用面窄。
因此,发展趋势是研制一种基于开放式具有广泛支持性的工业协议,能灵活兼容不同厂商及型号设备,综合有线网络和无线移动通信,本地和远程监控有机结合的智能监控系统[4]。
2设备网络智能监控系统的监控策略及体系结构2.1基于M odbus/TCP和WEB的通信机制M odbus是一种开放式的通讯协议,适用于在各种智能设备间建立主/从或客户/服务器端形式的通讯,如传输模数信号、I/O和寄存器信号等。
M odbus在工业中得到普遍应用,使之逐渐成为工业控制的标准协议。
*本文于2005年7月收到。
第9期陈 斌等:基于M o dbus/T CP 及WEB 的电气设备网络智能监控系统1063图1基于M o dbus/T CP 和WEB 的监控系统总体架构图众所周知,T CP/IP 是目前普遍应用的网络通信协议,它确保了数据在计算机间准确可靠的传输。
1999年推出的M odbus/T CP 协议定义了M odbus/RT U 协议如何在T CP/IP 网络中传输和应用,并具有以下5个优点:(1)开放性,无需认证费用;(2)广泛的设备支持性;(3)简单,开发成本低;(4)对硬件平台的需求很低;(5)易于在任何操作系统开发。
由于M odbus/T CP 的强大功能,众多厂商开发了基于该协议的嵌入式数据网关,并逐渐在网络智能监控系统中得到应用。
目前,监控领域内的产品普遍只专注于现场级别,即采用客户端/服务器(C/S)模式的电气设备监控[5],为了使现场总线网、企业信息网、外部互联网充分拟合,发挥真正意义上的网络智能监控,引入WEB 技术是非常必要的。
这项技术将信息技术领域的浏览器/服务器(B/S)结构引入电气设备监控系统,客户端可以通过WEB 浏览器以简单友好的操作方式实现对电气设备的远程诊断和监视,由此极大提高企业自动化水平和企业设备的维护管理水平,实现无人值守。
另外,由于WEB 服务器与现场实时监控系统保持独立,故WEB 服务器不会影响监控的实时性。
结合上述2种通信机制的网络监控系统的体系结构,如图1所示。
2.2 系统总体架构如图1所示,整个监控系统的组网架构分为现场局域网、企业信息网两大部分,网络拓扑采用分层星型拓扑,是为了在中央监控室的中央监控服务器与现场局域网的各个监视分站的监控对象之间建立更有效的连接方式。
每个监控分站设监控代理服务器,实时发送或读取的电气设备数据先经监控代理服务器处理后再并行传输到中央监控服务器,这样既让等级高的设备预警信号得到现场级的及时响应又减轻了中央监控服务器处理数据的压力。
WEB 服务器与中央监控服务器通过数据库服务器连接,这种连接方式使WEB 服务器面向的对象是数据库服务器,有利于WEB 服务器在处理管理用户的指令时与中央监控服务器保持一定的时差,避免了相互动作间的冲突。
数据库服务器里又分为中心数据库和企业级数据库,中心数据库主要存放所有分站代理服务器通过智能节点获取的电气设备的当前数据,企业级数据库主要保存设备和用户管理数据,以及历史监测数据的备份。
而所有这些数据来自于代理监控服务器通过智能节点对具有固定IP 地址的电气设备(客户端)进行访问,这就是广泛意义上的C/S 模式。
智能节点采用了中新创科公司支持M odbus/RT U 、M odbus/T CP 协议的嵌入式数据网关,模块的硬件原理图,如图2所示。
数据网关的核心控制器件采用A M D 公司的29F040B,具有20M H z 的工作频率,主要控制数据流的输入输出;512K 的F lash,存贮着M odbus/RT U 、M odbus/T CP 的协议转换程序,并可通过T FT P 升级;256K 的RAM 作为输入输出缓存,保证无数据包丢失。
以太网接口可直接连接现场局域网或通过集线器集中连接,相应的RS 232接口可以同时接入一个或多个被监控设备。
模块内嵌的实时操作系统直接把针对T CP/IP 协议的通用指令,转换成M odbus/T CP 协议指令,最后编译成适合串口通讯协议的指令,对所连接的电气设备进行控制信息的输入输出。
这种有效的、低成本的接入及转换方式,使上位机在开发监控驱动面向的对象只是基于T CP/IP 协议的具有对应IP 地址的SO CKET 接口(可使用通用的访问SOCK ET 的指令进行控制),从而提高了开发效率,并在理论上可对各厂商各型号任何具备RS 232通讯模块的电气设备进行监控,大大地提高了系统的兼容性。
在图1中与中央监控服务器通过串口通讯连接的GSM 短信M odem,采用的是西门子公司的T C35模块,该模块采用标准的RS 232接口,与需要发送短信的服务器正确连接后,插入SIM 卡,调用A T 命令集编写的短信发送驱动,便可实现点对点、点对多点的实时短信传输。
这部分装置主要用来无线传输预警信息,使相关管理人员对智能电气设备的控制范围得到更深层次的延伸[6]。
1064 仪 器 仪 表 学 报第27卷图2数据网关硬件结构示意图2.3系统软件架构系统软件的总体架构综合了C/S 和B/S 2种模式,根据2种模式开发的2套子系统,分别运行在不同场合。
针对C/S 模式的实时性要求高,基于该模式开发的系统运行在各监控分站的监控代理服务器上。
而B/S 模式侧重于管理方面的功能,所以服务器端在WEB 服务器上运行,而客户端将是企业信息网上任何具有监控管理权限的计算机上的浏览器。
软件总体功能框架如图3所示。
图3软件总体功能框图建软件总体功能框图后,在C/S 模式部分,选用V 作为开发语言。
VB.N ET 具有增强的网络的功能,适用于构造动态链接库(DLL )方面。
在基于WEB 的B/S 模式部分,服务器端程序的开发采用内嵌了JavaScript 的DHT M L 语言。
在软件的动态响应流程上,两部分的逻辑是一样的。
图4为C/S 模式的动态响应流程图,如在B/S 模式,客户端换成了浏览器,而服务器端为WEB 服务器,面向的对象为中央实时数据库,如图5所示。
3系统设计的关键问题3.1C/S 模式下基于Mod bus/T CP 协议的监控驱动的设计及集成监控驱动的设计是网络智能监控系统的关键。
监控驱动执行的效率、程序的兼容性、加载的灵活性,都直接决定着监控服务器和电气设备间数据交互的实时性、安图4 C/S 模式的动态响应流程图图5 B/S 模式的动态响应流程图全性及可靠性[7]。
各种电气设备的串口通信协议,会因为不同厂商和品牌而不同,故通过把每种型号设备的通信协议结合VB 语言自带的兼容T CP 协议的WinSocket 通讯接口编译生成动态连接库(DLL)方式作为对应设备的通讯驱动。
这里,利用强大的V B 语言及方便的DL L 生成向导,可快捷生成一个DLL 的主要框架,再根据需要增加相应代码实现其驱动的功能,完成后的DL L 可由服务器的监控程序通过引用和派生相应的类模块来进行调用。