常见通信协议的接口调

试方法

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常见通信协议的接口调试方法

版本号：1.0.1

发布时间：2012-2-4

1.Modbus

Modbus是一种工业领域通信协议标准，并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方式。

Modbus协议是一个Master/Slave架构的协议。有一个节点是Master节点，其他使用Modbus协议参与通信的节点是Slave节点。Master节点类似Client/Server架构中的Client，Slave则类似Server。工业上Modbus协议的常见架构如下图所示。

1.1.应用场合

Modbus协议主要用于测风塔数据实时读取、风机数据实时读取。将来有可能用于集控系统中，读取各类数据和进行远程控制。

在清三营、长风风电场，莱维赛尔的测风塔使用ModbusRTU协议与功率预测系统通信。

在向阳风电场，明阳的SCADA服务器通过ModbusTCP协议向功率预测系统提供各风机的实时运行数据。

在乌力吉、浩日格吐、马力、前后查台等风电场，赛风的测风塔使用ModbusRTUoverTCP协议与功率预测系统通信。

1.2.Modbus数据模型

在Slave和Master进行通信时，Slave会将其提供的变量映射到四张不同的表上，Master从表中相应位置读/写变量，就完成了数据获取或命令下达。这四张不同的表，称作Modbus数据模型（ModbusDataModel）。

为了理解方便，这里将四张表分别称作1位只读表、1位可读可写表、16位只读表、16位可读可写表。（类似电力通信国标中的遥信、遥控、遥测、遥调。）1位表用来映射单比特数据类型的变量，通常是布尔型变量；16位表用来映射双字节数据类型的变量，如int16、float16等，如果希望映射int32、float32等四字节变量，可以通过一次使用16位表中的两个位置来实现。只读表用来映射Master只能读取的变量；可读可写表用来映射Master既可读取、又可改写的变量。

1位只读表

1位可读可写表

16位只读表

16位可读可写表

例如，在某温度监视系统中，一部温度传感器与一台上位机通过Modbus总线进行通信，温度传感器是Server，上位机是Client。对温度传感器提供的变量做如下映射：

1位可读可写表

16位只读表

16位可读可写表

再次说明，1位只读表、1位可读可写表、16位只读表、16位可读可写表等名称是本文档为了方便读者理解自拟的，在Modbus协议规范中有它们的正式名称。另外，不同厂商的设备/软件说明书中，对这四张表的称呼又有不同。

1.3.ModbusRTU、ModbusTCP与ModbusRTUoverTCP

Modbus协议有很多种变体，最常见的是ModbusRTU、ModbusTCP和ModbusRTUoverTCP。

为了能从众多Slave中唯一地标识出希望与其通信的Slave，需要知道Slave的地址。不同的变体对Slave地址的描述方式不同。对于ModbusRTU、ModbusTCP和ModbusRTUoverTCP，其硬件接口与对Slave地址的描述方式如下表：

1.4.调试工具与调试方法

ModbusPoll和ModbusSlave是ModbusTools系列软件中的两个工具软件，可运行在Windows2000/XP/Vista/7平台。ModbusPoll可用于测试从Slave中实时读取数据。ModbusSlave是一款Slave模拟软件，可用于模拟出一个假想的Slave设备。

modpoll?的用法

./modpoll?-m?tcp?-a?1?-r?2?-c??8?-t?3?-p?5021?

-a?后面接?slave?id

-r?后面接?起始偏移地址，这个地址要比配置文件中的地址大1

-c?后面接?读取数据个数

-t?后面接数据类型

-p?后面接端口

最后加上?ip

liksun

liksungogogo/liksunispower/liksun

/home/opps/config/opps.cfg

2.OPCDA

OPC是OLEforProcessControl的缩写，其最大的特点是必须运行在Windows平台，因为它基于微软的OLE、COM、DCOM技术而实现。

严格地说，OPC是指一系列协议，如OPCDA、OPCHDA、OPCDA-XML、OPCAE、OPCUA、OPCDX等。但由于OPCDA的使用最为广泛，所以一般说OPC就是指OPCDA，即OPCDataAccess。

OPCDA最新的协议版本是OPCDA3.0，目前主流的版本是OPCDA2.0。

2.1.应用场合

OPC协议目前多用于风机实时数据的读取，且主要为华锐SCADA服务器的风机实时数据接口。将来有可能用于集控系统中，读取各类数据和进行远程控制。

在高山子、阜北、彰北、通榆等风电场，华锐的SCADA服务器通过OPC协议向功率预测系统提供各风机的实时运行数据。

2.2.OPCDA的特点

为了从同一局域网的众多机器中标识出OPC服务软件所在的机器，需要指定该机器的IP地址。由于同一台机器上有可能运行多个OPC服务，需要指定该OPC服务的名称。最后，通过字符串形式的变量名称来指定希望读/写的变量。

例如高山子风电场华锐SCADA系统的OPC服务器的信息和部分变量如下：

与Modbus不同，OPC的变量名称一旦指定，其数据类型与是否可写就是确定的了。

另外，OPC的变量除了具有value属性（表示该变量的实时值）之外，还具有quality和timestamp属性，表示读取该变量时的通信质量和该变量的更新时间。Modbus的变量只有值。

2.3.调试工具与调试方法

MatrikonOPC是一家专业开发OPC相关软件的加拿大公司。MatrikonOPCExplorer 是一款OPC客户端软件，可用于测试OPC服务器。MatrikonOPCOPCSimulationServer 是一款OPC服务器模拟软件。

OPCQuickClient是一款小巧的OPC客户端软件，无需安装，快捷简便。

3.CDT规约

CDT，也称部颁CDT，是我国的电力和自动控制领域的常见的通信接口。与其他规约相比，它的特点是：

1）相对简单；

2）并非客户端/服务器端工作方式，而是发端不管收端是否接收，总是将数据发送出去；

3）所表示的遥测数据为12位的整数。其中最高位为符号位，所以表示范围是-2048（负2的11次方）～2047（正2的11次方减1）。