基于MODBUS总线的智能配电系统的硬件设计
基于MODBUS协议智能控制系统设计
3．系统软件设计3．1 MODBUS通信协议 软件Modbua协议包括ASCII、RTU、TCP等，标准的Modbus采集器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、命令和应答的方式，数据通讯采用Maser／Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验。 在上位机监控界面上建立ADOData控件，ID为IDC_ADODCl，在通用属性的连接中输入服务器名称COMPUTER，选择数据库MASTER，点击测试连接，如果显示测试成功，表示连接SQLsever2000数据库成功。再在数据库中新建一个TABLEI表，表中包括时间，实际数据，设定数据字段，记录源的命令文本中SQL命令为select*from TABLEl；其次在监控界面上建立DataGrid控件，在datasource属性中选择IDC_ADODCl，与ADOData控件建立起联系，通过以上的步骤就实现了VC++6．O监控界面对数据库的访问。在VC++6．0环境完成程序编写，运行得到控制系统的数据显示界面。
4 结束语 本系统由AVR单片机，数据采集模块，控制电路三部分组成。下位机采用C语言编程，上位机采用VC++6．O编程，以SQLever2000作为后台数据库，上位机与下位机之间采用RS-485总线通讯，研究并编写基于MODBUS协议的工控软件。实验测试表明，本系统实现了上下位机基于MODBUS协议的RS-485总线通讯，在下位机LCD和上位机VC界面显示数据值，在数据库中保存实际数据值，并且绘制实际数据曲线，实时显示数据误差不超过l℃。本控制系统符合工业控制系统设计的要求，有较好的扩展性和多功能的特点，可以扩展到255个设备多点的温度、湿度、压力、流量等数据监测控制，在橡胶、石油、冶金、食品加工、环境监测等工业自动化控制系统中可以取代工控仪表和PLC的检测和控制作用，开发具有自主知识产权产品并降低成本具有重要的现实意义，本文提出的方法对于采用MODBUS协议的智能控制系统的研究与开发也具有一定的理论研究和实用价值。
基于MoDBUS总线的智能配电控制系统的软件实现
图２ Ｓ Ｃｌ 中断 发 送 子 程 序 流 程 图
图 １ 系 统 结 构 图
总线 的软件 实现主要 由上位机和下位通信两部分组成 。 上位机作 为服务器端具有控制 的主动权 ． 而下位机负责根据上位机 的指令 进行 相应 的动作 。 系统上位机主要完成数据管理 、 远端控制器管理 ， 以及系 统通信管理 等功 能。上位机 的软件设计包括组态界面 的开发 与实 现 、 串口通信和 Ｍｏ ｕ ｄ ｂ ｕ ｓ 协议实现三部分。
一
＿
叶 断入 ｌ １
２ ＭＯＤ Ｂ Ｕ Ｓ 总 线 实现
消 接 收 中 断 标 志
２ ． １ 协议格式 ＭＯ Ｄ Ｂ Ｕ Ｓ 总线有 Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｉ 和Ｒ Ｔ Ｕ两种传输模式 ． 本文采用 Ｒ Ｔ Ｕ传 输模式 。协议采用二进制代码编码格式 ， 常用波特 率为 １ ９ ２ ０ ０ ｂ ｐ ｓ ， 采 用半 双工通信方式 ， 每个字符 由 １ １ 位组成 ， 含 １ 位 起始位 、 ８ 位数据 位、 ２ 位停止位 ， 字 符的发送顺序为高位在前低 位在后 ， 帧结束标志为 至少 ３ ． ５个字符 间隔时间 ， 帧校验方式采用 Ｃ ＲＣ校验 ， 一 个消息帧一 般 由起始 位 、 设备地 址 、 功能码 、 数据、 Ｃ Ｒ Ｃ校验 、 结束 符按相应 格式 组成 。 ２ ． ２ Ｓ Ｃ Ｉ 通 信 程 序 ２ ． ２ ． １ Ｓ Ｃ Ｉ 中断发送子程序 （ Ｓ Ｃ Ｉ Ａ Ｔ ｘ ｌ ｎ ｔ ｉ ｓ ｒ ）
１ 系统 结 构 设 计
系统 的结构如图 １ 所示 。系统采用半双工主从 通信方式 ， 系统通 过Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 总线协议将 主机 与多个从机组 网在 一起 ． 主机 可以读取从 机 的报告并命令从机 动作。因 Ｐ ｃ机 自带 的是 Ｒ Ｓ ２ ３ ２串行 口， 为方便 电平 匹 配 ，需 要 通过 ＲＳ ２ ３ ２ ／ ４ ８ ５转 接 卡 实 现 系 统 组 网 。 因利 用 ＭＯＤ Ｂ Ｕ Ｓ总线协议组 网有 Ｃ Ｒ Ｃ校验纠错 功能 ．可以提升系统 的稳定 可靠性。
基于Modbus总线的智能断路器控制器设计
稳定 的 ５Ｖ电压给单 片机供 电。要 注意 的是 ， 场效应 管 的导通
与截 止 ， 会引起 电流互感 器负 载阻值 的变 化。在一 定频 率下 ， 根据 电流互感器特性 ， 电流互感 器 的负载 阻值和次级 电流大小
成反 比， 因此 Ｐ ＷＭ 会引起检测信号的变化 ， 在软件 上需要对其
（ ． 南 大 学 电气 与 信 息 工 程 学 院 ， 南 长 沙 １湖 湖 ４ ０ ８ ２ 天 正 集 团 有 限公 司 ， 江 温 州 １０ ２ ． 浙 ３５０ ） ２６ ４
摘要 ： 主要 介 绍 了 Ｍｏｂ ｓ 议 的 智 能 断路 器控 制 器的设 计 ， 用 模 块 化 的设 计 思 想 ， 个 系统 分 为 控 制 器 模 块 和 通 ｄｕ 协 采 器
２ ０ ０１
第 ５期
Ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎｔ ｕ ｎ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓ ｒ
Ｎｏ ５ ．
基 于 Ｍｏ ｂ ｓ 线 的智 能 断路 器控 制器 设 计 ｄｕ 总
曾 哲 戴瑜 兴 王 卫 国 ， ，
组， 对小信号利用硬件 电路 进行放 大处 理后输 入单 片机 ， 而大
信号则直接输入 。根据 电流互感 器 的性 能参 数选择 小信 号 的
放大倍数 ， 放 大后 的 电流 保 持 在 Ａ Ｄ转换 量 程 的 ８ ％ 以 使 ／ ０
内。
２ ３ 通 信 接 口单 元 ．
基金项 目： 浙江省重 大科技专项项 目（０ ７ ｌ０ ２ ２ ０ Ｃ １７ ） 收 稿 日期 ：０ ９—１ ２０ ０—１ 收 修 改稿 日期 ：０ ０—１ ７ ２１ ２—０ ３
Ｄｅ ｉｎ ｆＩ ｅｌｇ ｎｔＣｉｃ ｔＢｒ ａ ｅ ｓ ｄ ｏ ｏ ｕ ｅｄ ｕｓ ｓｇ ｏ ｎｔｌｉｅ ｒ ｕｉ ｅ ｋ ｒ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ｄｂ ｓ Ｆｉｌ ｂ
基于Modbus通信的单相智能电表设计
基于Modbus通信的单相智能电表设计王祥傲;钱小兵;汪先兵;彭靳;叶玺臣【摘要】随着生活水平的提高,居民用电量快速增加,对电网的稳定运行造成不利影响.智能电表的应用有助于平衡电力峰谷负荷.本文介绍了一种单相智能电表设计方案.系统采用模块化结构,包括电量采集、数据存储与显示和远程通信三部分.电量采集模块对配电线路的电压、电流进行采样,经由CS5460A电能计量芯片得出电能信息;按键电路、数码管与存储单元用于电能数据的查询、显示及存储.智能电表采用Modbus RTU通信协议实现与上位机的远程通信.该设计方案对提高电能表的智能化程度有一定的实用价值.【期刊名称】《滁州学院学报》【年(卷),期】2015(017)002【总页数】5页(P39-43)【关键词】单相智能电表;CS5460A;远程通信;Modbus【作者】王祥傲;钱小兵;汪先兵;彭靳;叶玺臣【作者单位】滁州学院电子与电气工程学院安徽滁州239000;中兴通讯股份有限公司南京210000;滁州学院电子与电气工程学院安徽滁州239000;滁州学院电子与电气工程学院安徽滁州239000;滁州学院电子与电气工程学院安徽滁州239000【正文语种】中文【中图分类】TM933.4作为电能测量的专用仪表，电能表自诞生至今已有100多年的历史。
随着电力系统及其相关产业的发展以及电能管理系统的不断完善，电能表的结构和性能也经历了不断更新、优化的发展过程：由机械感应式电能表、脉冲电能表，发展到现在的智能电表[1]。
与传统电能表相比，智能电表具有测量精度高、功耗低、故障自诊断和远程通信、防窃电并可以实现分时计费等优点，适应现代电能管理的需要[2]。
现场总线技术是工业自动化的技术热点之一，它的出现标志着工业控制技术领域一个新时代的开始。
现场总线技术将分散控制和集中管理高度统一，使现场智能设备与中央控制计算机之间实现了双向、多节点数据通信。
现场总线技术的核心是通信技术及通信协议。
基于MODBUS协议下的智能化双电源配电系统
信协议和远程软件监测端等多个部分组成。
（） ４ 具备数据采集功能。 通过电压、
该系统所涉及的技术包括电力设 电路 电流互感器采集各路电压、 电流， 具有４ ５ 器， ８ 具有过压过流保护；１ Ｙ １Ｑ 带有 １ＱＦｎ２ Ｆ ￣ 设计、 信号通信、 电压及电流传感器和计算 通讯接口， 在软件界面， 可以动态显示各个 机械联锁的电动机构， 与普通的电动机构 机等， 实际上是多种科学技术在我台中控 参数的数值和开关状态。 机房智能化双电源配电系统上的综合应用。
要 求 、 系统 组 成 和 硬 件 实现 的 方 法 ，重 点 对 基 于 ＭＯＤＢ ＵＳ协议 下 的软
件 设 计 方 案 和 主 要 功 能 进 行 了 阐述
关键 词 ：中控机房 智能化 双电源 系统 硬件组成 软件 组成 主要 功能
１引言
在主用电进线无电压输出的情况下， 或操作处理后可以自 可以 动停止音响。
路负载的电流。 Ｐ 而９ Ｍ￣Ｉ Ｐ ＯＭ 件和软件两部分组成， 在设计中， 要求该系 定各个回路中电量高限和底限的报警功能。 用于监测８
统要具备如下功能：
报警方式可以是界面动态显示、 音响声音报 为多功能数字表， 接于主、 备进线断路器开
声音报警可设置延时时间， 时间到达后 关后面， 用于监测进线的电压、 电流，Ｏ １个 （） １ 具备常规双电源自 动互投的功能 警，
久之计。 同时， 外电已 我台 有两路电源供应， 的监测 ， 可判断上级变压器输出电压是否
此背景下， 中控机房实现低压双电源自动互 载是否有用电器关闭。 投便有了基础。为此， 我台进行了中控机房 （） ３ 具备智能检测功能。 任一时刻，
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Profibus总线技术的智能配电柜系统的设计与实现
入 运 行 后 的监 控 界 面 图 。 该 系 统使 得 设 备 控 制 的 集 中化 、 智 能化 得 到 了 实现 ， 具 有 良好 的 可 扩 充 性 。
关 键 词 ：Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ协 议 ； 智 能配 电柜 ； Ｐ Ｌ Ｃ； 监 控 界 面
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ７ ７ ２ ０（ ２ ０ １ ３） １ ３ － ０ ０ ６ ０ — ０ ３
Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ａ ｎ ｄ Ｃｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
基于 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 总线技术 的智 能 配 电柜系统 的设计与实现
万 力 ， 宛 晟
（ １ ． 合肥 工 业 大 学 建 筑 设 计研 究 院 ， 安徽 合 肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９； ２ ． 合 肥 工 业 大 学 电 气 与 自动 化 工 程 学 院 ， 安徽 合 肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ）
ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｔ ｅ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｍａ ｐ ．Ｔ ｉ ｌ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｅ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ， ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｇ ｏ ｏ ｄ ｓ ｃ ａ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ．
Ｗａ ｎ Ｌｉ ， Ｗａ ｎ Ｓｈ ｅ ｎｇ
（ １ ． Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｅ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ． Ｈｅ ｆ ｅ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ０ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ；
基于MODBUS通信协议的智能型低压电器监控系统设计
ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ＭＯＤＢ Ｕ Ｓ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｐ Ｃ ｓ ｉ ｄ ｅ ． ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｓ ｏ ｆ ｆ ｏ ｕ ｒ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ ：
对 Ｐ Ｃ 端 监 控 的要 求 。 关键词 ： 智 能型 低 压 电 器 ， ＭＯＤＢ ＵＳ通 信 协 议 ， 虚 拟仪 器技 术 ， 监 控 系统 ， Ｌ ａ ｂ Ｖｌ Ｅ Ｗ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ａｎ ｉ ｎ ｔ ｅｌ ｌ ｉ ｇｅ ｎ ｔ ｌ ｏ ｗ ｖ ｏｌ ｔ ａ ｇｅ ａｐｐ ａｒ ａ ｔ ｕｓ ｍｏｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅｍ ｂａｓ ｅｄ ｏ ｎ Ｌ ａ ｂＶＩ ＥＷ ａｎ ｄ ＭＯＤＢＵＳ ｃ ｏｍｍ ｕ ｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏｃ ｏｌ ｉ ｓ ｄｅ —
Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａｐ ｅｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏｄｕ ｃ ｅｓ ｔ ｈ ｅ ｏｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｃｏ ｍｐ ｏｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ａ ｎｄ ｄｅ ｓ ｃｒ ｉ ｂｅ ｓ ｉ ｎ ｄｅ ｔ ａｉ ｌ ｓ ａ ｂｏ ｕ ｔ ｆ ｕ ｎ ｃｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ａｎ ａｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅｍ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａｒ ｅ ｕｓ ｅｓ ｔ ｈ ｅ ｇｒ ａ ｐｈ ｉ ｃ ａｌ ｅ ｄｉ ｔ ｉ ｎ ｇ ｌ ａｎ ｇｕ ａｇｅ ｐ ｒ ｏ ｖｉ ｄｅ ｄ ｂ ｙ Ｌ ａｂ ＶＩ Ｅ Ｗ， ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏｄｕ ｃ ｅｓ ｔ ｈ ｅ Ｌ ａｂ Ｖｌ Ｅ Ｗ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ
基于MODBUS通信协议的低压交流配电柜智能监控系统
能、闭合、断开的操作控制。 操作者从系统界面上选取
相应的对象, 系统即提供相应对象的当前运行状态, 可 发出遥控“合”或“分”的指令。 系统将指令传递给相应
断路器从站, 从站在收到指令后, 即按既定的时序进行 分断、闭合、储能等操作, 并向主站报告遥控的结果。 3. 3. 2 遥调
前实时电流、电压, 以实时曲线显示各节点的运行状 况。
3. 3. 4 遥讯 (下转第 54 页)
·20·
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熊四昌, 陆青峰, 王忠飞 (浙江工业大学 浙江杭州 310014)
【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M ODBU 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 ODBU S 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。
置。在主站工控机中存有所有从站的保护定值表, 选定 对象后, 系统即提供相应对象的所有保护定值的当前 设置, 以及该对象的保护定值表, 可从参数中选择需要 的参数, 然后点击相应的按钮, 主站便把参数下载给相 应的从站, 并报告遥调的结果。从站在收到指令后即修 改自己的保护定值。
3. 3. 3 遥测 遥测是通过主站对各从站的电网运行参数实现监
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 H SW 1 智能型万能式低
压断路器, 智能控制器基于 P IC18C658 单片机。 断路 器硬件组成框图如图 2 所示。
基于Modbus总线的智能低压配电监控系统的构建
43电工电气 (2010 No.8)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，其发展极为迅猛，供配电系统作为一个重要子系统，为智能建筑提供动力能源供应。
在我国，低压配电部分的运行由于无人值守，无法及时发现故障，排除隐患，一直是供电系统运行可靠性的薄弱环节。
现代科技的发展对低压配电系统运行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求，智能低压配电监控系统就是利用通信网络把带有通信接口的低压开关和控制设备与计算机连接起来，由计算机进行管理，实现集中数据处理、集中监控[1]。
通过使用系统的数据分析功能，可以使值班管理人员根据变配电系统的运行情况进行负荷分析、合理调度、远控合分闸、躲峰填谷，掌握安全控制、事故处理的主动性，减少或避免误操作、误判断，缩短事故停电时间，实现对变配电系统的现代化运行管理[2]。
现场总线是现场级设备数字化通信的一种串行通信的数据总线,它的出现使传统模拟量传输逐渐为数字网络传输所取代。
作为一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统，它具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。
目前我国电力行业的的现场总线应用主要有FF、Profibus、LonWorks、CAN、DeviceNet、Modbus 等。
Modbus 总线以其通用成熟的第三方标准测试软件及较低的成本为用户使用提供了诸多优势。
Modbus 总线技术总线结构安全、简洁，具有很高的可靠性和实用性，是莫迪康公司为其公司生产的可编程控制器PLC 设计的通信协议，目前已经成为一种通用工业标准。
主要包括物理层硬件接口和总线协议。
物理层采用半双工的RS485作为通信接口标准，由于RS485采用二线差分电平发送与接收，无公共地线，传输距离可长达1.2km，在基于Modbus总线的智能低压配电监控系统的构建胡力勤(浙江建设职业技术学院，浙江 杭州 311231)Abstract: The sever i.LON 100 e3 was used to convert Modbus fi eld bus into Ethernet. Modbus fi eld bus was applied in low-voltage dis-tribution control systems. Kingview, the con fi guration software was developed to carry out intelligent management for the low-voltage power distribution and control equipment. The weak part of power supply was solved. The low-voltage distribution system realized centralized data analysis, data coping, data monitoring and data scheduling, so as to provide users with high quality power and safety of electrical equipment. Key words: monitoring system for intelligent low-voltage distribution; fi eld bus; RS-485 interface; con fi guration softwareHU Li-qin（Zhejiang College of Construction, Hangzhou 311231, China ）Construction of Monitoring System for Intelligent Low-VoltageDistribution Based on Modbus摘 要：利用i.LON 100e3服务器将Modbus 现场总线转换到以太网，应用于低压配电监控系统，并利用亚控组态王组态软件进行开发，对低压配电和控制设备进行智能化管理，解决供电的薄弱环节，实现对低压配电系统的数据集中分析、处理、监控和调度，为确保用户用电设备的安全提供了可靠的保证。
基于Modbus_TCP协议的供配电管理系统设计与应用
《工业控制计算机》2009年22卷第1期本文基于Modbus ／TCP 协议，采用Modbus－IP 地址映射的方法，完成监控服务器、交换机、网桥及综合保护装置间的开放式数据交换，真正实现上位组态软件与底层数据采集单元的无缝连接。
1供配电管理系统结构系统有4种结构类型：①采用PLC 系统，适用公辅项目，特点是变配电所监控与工艺控制共用1套PLC 系统，需监控的设备信号通过硬线接入控制系统I ／O 板。
保护装置为传统电磁式继电器，无故障录波和事故分析。
②采用专用供配电管理系统，保护为传统电磁式继电器，特点与类型1类似。
适用旧变电所改造。
③采用专用供配电管理系统，保护为常规微机继电器，特点是需要增加I ／O 辅助设备来实现监控功能，后台监控工作站与I ／O 设备、保护继电器间采用光纤或双绞线通信。
适用中小型变电所，由保护继电器进行故障录波和事故分析。
④采用专用供配电管理系统，保护为综合微机继电器，特点是监控工作站与综合保护继电器间采用光纤或双绞线通信，节省了大量电缆，监控站获得的信息最多，能进行故障录波和事故分析。
适用区域或枢纽变电所、大中型厂矿企业供配电系统。
2供配电管理系统组成及功能2．1供配电管理系统的组成某大型企业供配电管理系统主要由高压综合保护设备SEPAM 、电力表PM500、低压空气断路器MT 、Modbus 网桥及监控工作站等组成的，监控工作站通过网桥读取SEPAM 、PM500及MT 的数据，并进行处理、显示及归档，使用户对供电情况及电力设备状况及时准确地了解，提高用电效率和用电可靠性。
系统保护与监控范围包括：26厂房的10／20kV 升压主变配电所，20、05和24厂房的3座20／0．4kV 降压变配电所构成环网，及发电机组等供电设施，实现全厂10／20／0．4kV 供配电综合自动化系统监控功能。
系统的配置为在19厂房监控中心配主机屏1块（含主机）、测控组屏1块（含工业以太网通信管理等）。
基于ModBus的现场总线控制系统研究与设计
在ModBus协议中，数据类型主要有以下几种：
1、离散输入：表示数字量输入，可以是开关状态或报警状态等；
2、线圈状态：表示继电器Байду номын сангаас接触器的状态；
3、输入寄存器：表示模拟量输入，如温度、压力等；
4、保持寄存器：用于存储重要的数据，掉电后数据不丢失；
5、计数器：用于累计脉冲数或 事件数。
部分二：基于ModBus的现场总线控制系统设计案例
6、安全性考虑：在实际应用中，安全性是至关重要的。因此，在系统设计 时需要考虑到各种安全因素，如通信接口的安全性、数据的加密等。确保系统在 正常运行时能够保证设备和人员的安全。
部分三：ModBus总线的优点、不足及未来发展
ModBus总线作为一种常见的通信协议，具有以下优点：
1、通用性强：ModBus协议被广泛应用于工业自动化领域，支持多种设备类 型和通信接口；
基于ModBus的现场总线控制系 统研究与设计
01 引言
03 结论
目录
02 总述
引言
随着工业自动化水平的不断提高，现场总线控制系统已成为现代化生产过程 中不可或缺的一部分。ModBus作为一种常见的通信协议，在现场总线控制系统中 得到了广泛应用。本次演示将针对基于ModBus的现场总线控制系统进行深入研究 与设计，旨在提高系统的通信效率和稳定性。
2、扩展性强：ModBus协议支持多个从站设备，可以实现大规模的设备组网；
3、稳定性高：ModBus协议经过多年的发展，已具备一定的技术成熟度和稳 定性；
4、通信效率高：ModBus协议采用了可靠的错误检测和纠正机制，能够保证 数据传输的准确性。
然而，ModBus总线也存在一些不足之处：
1、通信速度较慢：受限于串行通信的速率，ModBus总线的通信速度相对较 慢；
基于Modbus总线的智能配电监控系统设计与实现
基于Modbus总线的智能配电监控系统设计与实现万力;杨丽【摘要】以某医院智能配电监控系统的设计为例，提出了一种基于现场总线的智能配电监控系统，在分析了该系统的结构及特点的基础上，给出了系统上位机通信软件流程图、从设备通信软件流程图以及最后实现的监控界面图。
该系统实现了对配电系统的智能化管理，提高了配电保护的可靠性和管理的效率。
%This paper takes one of the hospital＇s monitoring system for inteligent power distribution as an example, presents a design of intelligent power distribution and monitoring system based on Modbus. It gives the flow chart of upper computer and slave equiment communications software, and the final realization of monitor interface map that based on the analysis of the structure and characteristics of the system. The proposed system achieves the intellingent management of power distribution system, improves the reliability of power distribution protection and management efficiency.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2012(031)005【总页数】4页(P45-47,51)【关键词】Moubus协议;智能配电监控系统;监控软件【作者】万力;杨丽【作者单位】合肥工业大学建筑设计研究院,安徽合肥230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TP277随着我国建筑行业的快速发展，对供配电系统的技术要求越来越高。
基于MODBUS协议的智能配电系统设计
基于MODBUS协议的智能配电系统设计
陈德仙;郑登峰;俞国勇;刘彦杰
【期刊名称】《江苏电器》
【年(卷),期】2007(000)004
【摘要】介绍了基于MODBUS协议的现场总线技术在智能配电系统中的特点及应用;提出了一种基于现场总线的配电网络化、智能化的实现方法.给出了上位机通信软件设计和从设备通信软件设计.实现了集中监控管理,提高了配电保护水平和管理效率,控制系统简单经济,编程容易.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】陈德仙;郑登峰;俞国勇;刘彦杰
【作者单位】金华职业技术学院,浙江,金华,321017;杭申控股集团,浙江,杭
州,311234;杭申控股集团,浙江,杭州,311234;杭申控股集团,浙江,杭州,311234【正文语种】中文
【中图分类】TM71;TP336
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基于Modbus总线的企业智能供配电系统的设计与实现
基于Modbus总线的企业智能供配电系统的设计与实现
刘燕;鲁明丽;秦维勇
【期刊名称】《低压电器》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】以实例给出了企业供配电系统中微机保护装置、智能断路器与Modbus 通信的硬件接线.阐述了供配电系统中Modbus通信协议的模式和功能代码的应用,并设计实现了该供电系统的组态监控界面.运行结果表明,以Modbus现场总线建立的企业智能供配电系统具有良好的开放性、灵活性,能够实现企业供配电系统的智能监测与自动控制.
【总页数】4页(P42-45)
【作者】刘燕;鲁明丽;秦维勇
【作者单位】常熟理工学院电气与自动化学院,江苏常熟215500
【正文语种】中文
【中图分类】TM642+.2
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基于Modbus协议的三相电力智能配电系统设计
基于Modbus协议的三相电力智能配电系统设计随着电力技术的进展和电力智能配电系统建设的需要，具有数字化、智能化、网络化、多功能的配电系统日渐成为中低压配电的最基本要求，采纳专用的三相电参量采集芯片和高性价比的16位处理器构建的智能配电系统，并通过RS 485实现电力系统通用的Modbus协议，具有适时遥测数据精度高、遥控牢靠、遥信号时、低功耗、扩展性好等优点。
1 三相电力配电系统的硬件设计
1．1 TI MSP430F149处理器
TI MSP430F149是一款超低功耗的高性价比精简命令集16位，最小命令周期125 ns，32 kB的FLASH和2 kB RAM，具有丰盛的片上外设资源和5个双向8位IO口，并具有JTAG调试接口，十分适合高性价比低功耗系统的设计。
1．2 SA9904B三相电参量采集芯片
SAMES公司的SA9904B是专用的电参量采集测量芯片，此芯片具有实时测量三相有功与无功功率／电能、有效值和线频率，并可计算功率因数、有效值等参数；片内具有精密基准参考电压，保证各电参量的精确采集；具有SPI总线便利与处理器举行接口；芯片自身功耗低于60 mW，具有ESD庇护功能。
1．2．1 SA9904B内部结构及功能
SA9904B是一个高精度专用电能计量芯片，适用于三相三线和三相四线，内部结构1所示。
内部集成了六路二阶24位∑一△模／数转换器、参考电压以及有功与无功电能、有效值、主频率测量的数字信号处理电路，可以测量并计算出各相的有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、电压有效值、电流有效值、功率因数和频率等重要的电参量，SA9904B提供了标准的SPI总线接口，便利与外部的处理器举行电参量的传递。
1．2．2 SA9904B引脚及功能
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基于MODBUS总线的智能配电系统的硬件设计[摘要]：阐述了智能配电系统的结构设计及配电模块的组网实现，分析了
MODBUS总线技术在智能配电系统中的作用，给出了基于MODBUS协议的分
布式控制系统组网架构图，以某电厂为例，介绍了本次设计实现的智能配电柜强大的监测、监控和管理功能，说明了此设计方案的先进性，以及市场推广的前景。
关键词：智能配电；MODBUS总线技术；硬件设计
0 引言
智能化配电是结合了城市和农村配电网系统的特点而研究开发的新型配电网智能系统。
传统的配电房中采用的配电设备主要以人工手动操作为主，无法实现较为复杂的控制逻辑，可靠性低。
随着现代工业的发展，对电气设备控制自动化和智能化程度的要求越来越高，利用现代电子技术、传感器技术、通信技术、计算机及网络技术，将电力设备在正常及事故情况下的监测、保护、控制、电力计量同工厂集散控制系统DCS、PLC 企业资源计划管理融合在一起，达到高层次、高透明度的良好管理。
智能化、网络化、组合化、模块化、高性能、小型化和多功能化是智能配电系统的趋势，现场总线技术的发展与应用将提高智能电器产品在网络上的兼容性和系统运行的可靠性。
MODBUS现场总线是应用于电子控制器上的一种通用协议，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其他设备之间可以通信。
有了它，不同的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控，基于MODBUS现场总线的智能配电控制系统通过总线组网，可以对配电柜及主令元件实现遥控、遥调、遥信、遥测，大大提升了配电控制的智能化、可靠性。
1 配电控制系统结构设计
智能配电系统典型结构如图1所示【1】。
图1 智能配电系统典型结构图
系统上位机采用了普通PC，用户可以在其操作系统上开发各种功能强大的应用程序，足以支撑智能配电控制系统的软硬件开发，它自带多个RS232串行口，可以方便与下位机组网，但需要通过RS232/485网络转接卡实现。
通过工控机来指挥下游的智能配电元件，使用电力仪表对智能配电元件的用电情况进行检测和信息反馈。
2 配电控制模块的组网实现
在智能配电控制系统中，需要通过Modbus现场总线的拓扑结构将多个远端控制节点组网在一起通信，Modbus现场总线是应用于电子控制器上的一种通用协议，不同的控制设备可通过Modbus总线连成工业网络，对配电柜及主令元件实现遥控、遥调、遥信、遥测，提升了配电控制的扩展性、开放性和互连性。
标准的MODBUS协议物理层采用的是RS-232标准。
RS-232的传送速率较低，传送距离较短，抗干扰能力差，只适用于点对点的通信。
RS-232-C的规定传送速率为20000波特，一般单个装置之间电缆长度不超过15m,而与之相应的RS-485标准就是应用于多点之间的通信，正好弥补了RS-232标准的不足，所以RS-485广泛的应用于分布式工业控制系统中。
基于MODBUS协议的分布式控制系统组网架构如图2所示。
图2 基于MODBUS协议的分布式控制系统组网架构
3 典型应用
3.1系统的总体设计
以某发电厂配电项目为例，该项目要求是结合现场总线技术及实时监控控制技术，设计出一个可靠性高、成本较低、可实现多种控制功能的智能配电系统。
，系统的结构图如图3所示。
图3 系统的结构图
系统结构采用了计算机网络形式，通过工控机来指挥下游的智能配电元件，使用电力仪表对万能式断路器、智能塑壳断路器、智能双电源转换开关、和智能软启动器等元件的用电情况进行检测、反馈。
电力一次图如图4所示。
图4 一次电力图
3.2 柜体设计要求
机房供配电系统是机房安全运行动力保证，采用机房专用配电柜来规范机房供配电系统，该工程样机柜由现场工控机机柜、进线柜、框架断路器馈电柜、抽屉柜和电机控制柜组成。
根据用电实际情况设计配电系统并配置相应输入输出配电柜，保证机房供配电系统的安全性，合理性。
为防止以后的扩展需要，配电柜采用了模块化配电。
配电柜需符合计算机设备对供配电的要求，并应满足【2】：
（1）所用的自动空气开关，接触器和熔断器应满足计算机系统的电压、电流要求。
（2）配电柜所设计的供电路数，应能足够提供主机和外部设备使用，各配电柜均应留有一定数量的备用开关。
（3）为检查供给计算机的电源电压、电流等参数，配电柜需设置智能仪表，并应设置转换开关以便能随时检查三项电流的不平衡情况。
（4）配电柜具有通信接口，并集成至动力与环境监控系统中。
对每台配电柜输入均可实现电流、电压、频率、用电功率的监测。
对UPS配电柜的输出开关的通断应能进行监控
（5）配电柜应根据计算机系统的设计要求，设置必要的中线、安全地、逻辑地接线端子配电设计要考虑与其他专业系统的接口问题，解决好电气系统与空调及通风系统、电气系统与弱点系统的相互接口，适时提出并交换相互的要求，从而完成一个整体的设计。
在开关柜面图上主要显示了开关的合、分状态，设备的远程、本地状态，抽屉柜的连接、分离、试验三位置、电动机的启动、停止等信息。
这些离散量信息都在系统柜面图上以指示灯等图形的方式直观的加以表达。
在此系统中，基于Moudbus 协议的分布式控制系统组网架构的通信方式选择RS-485，系统的通信介质选择了价格便宜、抗干扰能力较强的屏蔽双绞线。
该系统采用RS-485作为协议物理层，下位机智能控制器中已有RS-485接口, 上位机中只需加一个RS-232/RS-485 转换接口就可组成总线系统。
现场操作时，可通过PC机可对智能电气元件的开合等进行控制，可设定或修改电气元件的参数，并能实时查看配电系统的运行情况。
如果某只断路器发生断开等故障，系统会立即显示故障信息，包括显示故障的电气型号、位置和故障原因等，实现了对配电系统全面、准确、轻松的控制。
在配电监控组态软件上，可直观看到一次图中配电柜系统的各个受电、馈电回路的开关分合状态、电流、电压等数据。
同时，用户点击开关位置可进入相关的设备图。
4 结束语
本文对智能配电系统的硬件设计进行了样机实现，分析了Modbus现场总线技术在智能配电系统中的作用，以某电厂为例介绍了本次设计实现的智能配电柜强大的监测、监控和管理功能，说明了基于Modbus协议的智能配电控制系统运行稳定可靠，简单经济，即提高了配电保护水平，也提高了管理的效率及系统稳定性，结果表明了，此设计方案的先进性，以及市场推广的前景。
参考文献
【1】陈德仙，应玉明.一种智能配电控制系统的硬件设计【J】.金华职业技术学院学报，2013,13（6）：45-48.
【2】张伟。
基于Modbus现场总线技术的智能配电系统设计与实现【D】.南京：南京邮电大学，2012.。