论文-基于Modbus通信协议的建筑能耗监控系统

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1、基于Modbus通信协议的建筑能耗监控系统（上海工程技术大学,上海）摘要：Modbus是应用于电子控制器上的一种通信协议。本文主要介绍了以上位机PC为核心的基于Modbus通信协议的建筑能耗监控系统的设计，详细阐述了基于Modbus RTU规约的电力参数采集显示系统的软硬件组成和实现。VC++6.0开发环境下编程实现了与下位机的通信，并利用ADO访问SQL数据库，实现了对采集来的数据进行存储、绘图等。关键词：RS-485，Modbus通信协议，数据采集，监控系统。BuildingenergyconsumptionmonitoringsystembasedonModbusHuangJun

2、-Chao,WangLei,KongDe-Xiu(ShanghaiUniversityOfEngineeringScience,Shanghai201620)Abstract:Modbusprotocolisacommoncommunicationprotocolusedintheelectroniccontroller.BasedontheModbuscommunicationprotocol,wedesignedbuildingenergyconsumptionmonitoringsystemwhichusedaPCastheuppercontrollingmachine.Thes

3、ystemhardwarecomponentsaswellasthepowerparametersacquisitionanddisplaybasedonModbusRTUprotocolarepresented.UsingVC++6.0wedevelopedthedatacommunicationsoftwarebetweenthelowersensersandtheupperPC,andusedADOtoaccesstheSQLdatabasesoastostoreandanalyzetheacquisitiondata.Keywords:RS-485,Modbuscommunic

4、ationprotocol,dataacquisition,monitoringsystem.0引言随着计算机技术和网络技术的迅速发展，监控系统出现了多种新的实现方式，与此同时，我国经济的迅速发展，能源需求不断增长与能源相对不足的矛盾日益严重，节能成为了全社会共同关注的话题。利用RS-485将建筑物内的智能电表数据采集出来，以Modbus协议与上位机PC进行通讯，使得建筑物内不同位置的智能电表组成一个网络，构成一个监控系统，操作人员利用上位机PC监控软件即可对整个建筑物内的用电情况进行采集，处理，实现控制目的。1Modbus协议1.1Modbus简介Modbus协议是应用于电子控制器上

5、的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。不同厂商生产的控制设备可以通过该协议连接成一个工业网络，来完成集中监控。这个协议定义了一个用来认识所使用的消息结构的控制器，不需要了解消息是经过何种网络进行通讯的。Modbus协议描述了一控制器对其他设备的请求与回应过程，以及如何侦测错误并记录，Modbus协议制定了消息域格局和内容的公共格式。Modbus协议在网络上进行通讯时，决定了每个控制器必须了解它们的设备地址，通过识别按地址发送来的消息，决定是否应答，控制器使用Modbus协议发送反馈信息，这个消息转换成其

6、他网络所使用的数据帧或者包结构。1.2Modbus传输方式控制器可以设置成两种传输模式（ASCII或RTU），。当设备以ASCII模式进行通信时，消息中的每一个8位的字节作为两个ASCII字符传输。当设备以RTU模式进行通信时，消息中的每一个8位的字节分成两个4位的16进制的字符传输[2]。因此在相同的波特率下RTU模式有更高的传输密度，可以传播更多数据（相比ASCII），应用也更广。用户可以选择想要的模式，包括串口通讯参数（波特率，比特率，校验方式），同一个网络上的所有设备必须使用相同的传输模式和串口参数。1.3Modbus报文本建筑能耗监控系统使用的是RTU传输模式。在Modbus

7、协议中，RTU模式与ASCII不同，没有起始符和结束符，具体格式如表1所示，要进行一次消息发送，至少要以3.5个字符时间（T1-T2-T3-T4）作为停顿间隔表示开始，同样的，也至少要以3.5个字符时间作为停顿间隔表示消息结束。表1Modbus（RTU）数据帧格式开始间隔地址码功能码数据码CRC校验码结束间隔T1-T2-T3-T48位8位Nx8位16位T1-T2-T3-T4在Modbus（RTU）数据帧之中，地址码表示主机发往的从机的地址，同一