Delphi与仪表之间的MODBUS通讯

Delphi与仪表之间的MODBUS通讯
【摘要】在工控领域，经常会遇到各式各样的现场仪表，这些仪表分散在现场的各个位置，这样的话对管理人员和现场操作人员来说都非常不方便，那如何解决这个问题呢？此时就会用到一种方案，那就是配置上位机，用来集中控制这些仪表，这就是所谓的集散系统。

那么如何通过上位机与现场仪表通讯来获取仪表的数据，同时又能对仪表进行远程操作呢？这也就是今天要论述的课题。

在进行通信程序编写之前，我们首先得对现场仪表有一定的了解，最起码地是应该知道现场仪表支持什么通讯协议，需要设置哪些参数，然后才能展开下一步的工作。

【关键词】Delphi；ModBus；集散系统；多线程
一、MODBUS通讯协议
MODBUS是由莫迪康(现为施耐德公司的一个品牌)在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现
场的总线协议。

MODBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，通过它，控制器之间或其他设备之间可以通信，它已经成为一通用工业标准。

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。

它定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。

它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。

它制定了消息域格局和内容的公共格式。

当在一Modbus网络上通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设
备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。

如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。

在其它网络上,包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。

这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。

二、VSD-6仪表简介
VSD-6仪表是某厂家自己制作的一款仪表，它具有一个标准的MODBUS端口(二线制的RS485接囗)，在一条RS485总线上可接入接出1至16台VSD-6控制仪表，可方便地同各种组态软件(如：组态王、WINCC、昆仑通态)直接连接通讯，也可以按照标准MODBUS(RTU)通讯协议自编程。

此处需要注意的是MODBUS通讯协议还分RTU协议和ASCII协议，VSD-6仪表支持的是MODBUS(RTU)通讯协议，若理解错了将导致无法与VSD-6仪表正常连接通讯。

关于该仪表的
通讯参数主要有：Adr-仪表通讯地址、Com-通讯串口号、Baud-通讯波特率，当要通讯之前首先得设置好通讯串口号和通讯波特率，这个对于每台仪表来讲是一样对待的，而通讯地址就是惟一用来区分仪表的参数，每台仪表应该设置不同的通讯地址，否则将造成程序无法判断是哪台仪表。

三、上位机与仪表通讯
上位机与VSD-6仪表通讯有很多种方法，最简单地做法是通过组态软件，但是通过组态软件在工业控制方面，由于速度的要求，达不到用户的要求，所以我们用Delphi自身的SpComm控件来实现Delphi与VSD-6的仪表通讯。

今天就着重讲述下自己编程来实现MODBUS通讯。

本系统采用的上位机编程软件是Delphi，首先我们需要安装支持Delphi的通信组件SpComm，具体的安装方法网上有很多介绍，此处就不再讲述了，下面进入正题。

1、首先要根据VSD-6仪表的通讯协议在Delphi
程序中设置通信口参数。

如：波特率9600，偶校验，一位起始位、八位数据位、一位停止位，数据都为8位二进制(RTU)码。

2、编写通讯程序。

本程序主要要实现的功能是监视到VSD-6仪表的一些数据，如：仪表的当前状态、流量、设定量和皮重等，同时当VSD-6仪表打到远程控制状态时，可以在上位机上对VSD-6仪表进行远程操作。

对于本通讯程序来讲，主要是如何来做MODBUS通讯，给出的代码也是具有代表性的一部分。

难点主要有以下几点：第一，延时和多线程，为的是让串口来得及处理所有的操作；第二，校验，为的是扔掉乱码；第三，通讯，为的是监视数据和修改数据。

下面是上位机与一台仪表进行通讯的代码示例，与多台仪表进行通讯的代码也是如此。

procedure TfrmMain.
Comm1ReceiveData(Sender: TObject; Buffer: Pointer;
BufferLength: Word);
{接收数据}
var
rBuff:array[1..3] of byte;
begin
move(buffer^,rBuff,BufferLength);
EdtAdr.Text:=inttohex(rBuff[1],2); //VSD仪表地址
if inttohex(rBuff[2],2)='00' then //状态1
ImgLR1.Caption:='远控'
else
begin
if inttohex(rBuff[2],2)='01' then
ImgLR1.Caption:='手动'
else
if inttohex(rBuff[2],2)='02' then
ImgLR1.Caption:='自动';
end;
if inttohex(rBuff[3],2)='00' then //状态2 ImgLR2.Caption:='停止'
else
begin
if inttohex(rBuff[3],2)='01' then
ImgLR2.Caption:='运行'
else
begin
if inttohex(rBuff[3],2)='02' then
ImgLR2.Caption:='整定'
else
if inttohex(rBuff[3],2)='03' then
ImgLR2.Caption:='去皮';
end;
end;
end;
procedure TfrmMain.Timer1Timer(Sender: TObject);
{在本程序段中时时处理创建线程和释放线程，由此来完成仪表的读写数据功能}
var
mm:MyRead;
begin
try
mm:=MyRead.Create(False); //创建线程
if mmnil then
mm.FreeOnTerminate:=True; //释放线程
if EdtMaName1.Visible=True then
begin
if ((ImgRun1.Visible=True)
And(mRunOrStop[1]=True))
Or((ImgStop1.Visible=True)
And(mRunOrStop[1]=False)) then
mDoRun[1]:=False;
if
StrToFloat(EdtOutSet1.Text)=StrToFloat(EdtInnerSet1.Tex t) then
mDoWrite[1]:=False;
end;
except;
end;
end;
procedure MyRead.Execute;
{线程执行过程}
var
Buf:array[1..13] of byte;
hb,LB:Byte;
crc:Word;
i,j,m:Integer;
begin
With frmMain do
begin
if BtnIsUse1.Caption=’是’then
{发送读命令}
begin
buf[1]:=$01; //设备地址
buf[2]:=$04; //功能码
buf[4]:=$62; //起始地址
buf[5]:=$00;
buf[6]:=$0E;
{以下为crc校验}
crc:=$FFFF;
for j:=1 to 6 do
begin
crc:=crc xor buf[j];
for i:=0 to 7 do
begin
m:=crc and $01;
crc:=crc shr 1;
if m=1 then crc:=crc xor $a001; end;
end;
hb:=crc Shr 8;
crc:=crc Shl 8;
LB:=crc Shr 8;
buf[7]:=Byte(LB);
buf[8]:=Byte(hb);
buf[9]:=$00;
buf[11]:=$00;
buf[12]:=$00;
buf[13]:=$00;
comm1.writeCommData(@buf,13); //发送数据sleep(200); //延时200ms
end;
if BtnIsUse1.Caption=’是’then
{发送写命令}
begin
if mDoRun[1]=True then
begin
buf[1]:=$02; //设备地址
buf[2]:=$05; //功能码
buf[3]:=$00;
buf[4]:=$32; //起始地址
buf[5]:=$FF;
buf[6]:=$00; //启动
{以下为crc校验}
crc:=$FFFF;
for j:=1 to 6 do
begin
crc:=crc xor buf[j];
for i:=0 to 7 do
begin
m:=crc and $01;
crc:=crc shr 1;
if m=1 then crc:=crc xor $a001; end;
end;
hb:=crc Shr 8;
crc:=crc Shl 8;
lb:=crc Shr 8;
buf[7]:=Byte(lb);
buf[8]:=Byte(hb);
buf[9]:=$00;
buf[10]:=$00;
buf[11]:=$00;
buf[12]:=$00;
buf[13]:=$00;
comm1.writeCommData(@buf,13); sleep(200); //延时200ms
end;
end;
end;
end;
线程：或许细心的朋友会问：“为什么要创建多线程呢？”直接在时钟内实现发送读、写命令不行吗？如果是一台仪表通讯的话，我告诉你用单线程绝对没问题，但如果是多台仪表通讯的话，那就不一定了。

试问有多台仪表需要读写时，对每台仪表进行读写时都要延时，那么会出现什么问题呢？那就是单线程来不及处理，导致程序反应缓慢，要解决这个问题的好办法之一也就是用多线程了。

以上是具体的代码实现，主要的功能就是让多台仪表同时准确地进行读写数据。

四、总结
现在已经是信息时代了，通讯在这个时代显得尤为重要，可以毫不夸张地说通信无所不在，今天所讲述的MODBUS通讯也是其中的一种而已，但是学会MODBUS通讯这件事情说大不大说小不小，因为虽然说它只是那么多通讯协议中的一种而已，但是它对于今后遇到的各类支持MODBUS通讯协议的仪表有很大的借鉴作用，所以我觉得教会大家这件事情是很有必要且很有意义的。

作者简介：庞一凡，高校教师，从事软件开发工
作25年，多年从事职业学校一线教育，擅长于数据库及工业控制方面的软件开发。