...wd......wd......wd...STC-101微型RTU用戶手冊(V1.3)北京易控微網科技TOC\o"1-3"\h\z1.產品介紹31.1.產品設計說明31.2.功能特點31.3.系統參數31.3.1.開關量輸入31.3.2.脈沖計數41.3.3.通信接口41.4.安裝使用環境42.原理說明42.1.開關量輸入53.通信協議說明53.1.MODBUS規約簡介53.1.1.在Modbus網絡上轉輸63.1.2.在其它類型網絡上轉輸63.1.3.查詢—回應周期73.2.幀格式說明73.3.數據定義94.安裝說明145.典型方案166.訂貨須知18V1.2修改說明：修改了局部錯誤和增加了STC-101測量頻率功能V1.3修改說明：支持MODBUS規約的RTU和ASCII兩種方式，可修通訊參數。產品介紹產品設計說明STC-101微型RTU〔以下簡稱STC-101〕是我公司針對各種應用場合，研發的STC系列RTU之一，廣泛應用于消防、供水、石化、環保、電力等各個行業，為大多數系統集成商和自動化公司、研究所采用，是一種具有極高性價比、穩定可靠的數據采集產品。STC－101模塊可以單獨使用，也可以進展擴展，建議在一個485網絡內，模塊數量小于32。功能特點16路開關量光電隔離輸入，支持脈沖計數及SOE〔事件順序記錄〕。1個標準485或232通信口，支持MODBUS規約的ASCII和RTU兩種方式。可通過計算機設定RTU還是ASCII方式，波特率〔最高115200〕，奇偶校驗。高可靠性高，較強抗干擾能力。卡式導軌或螺絲固定，安裝簡單。系統參數開關量輸入容量：每個模塊16路額定輸入信號〔訂貨時選擇〕：a.輸入直流110－400V或交流110V/220V/380Vb.輸入直流12V或24V或48V輸入方式：光電隔離掃描方式：中斷方式SOE分辨率：1ms脈沖計數作為脈沖計數使用，要求輸入必須為直流。掃描方式：中斷方式最高計數頻率：1KHz16路單路最高計數頻率：4KHZ通信接口容量：1路接口方式：RS485/RS232接口規約：MODBUS規約或者其他規約安裝使用環境安裝方式：卡式導軌安裝或者底部螺絲固定溫度范圍：-10℃～55℃存貯溫度：-20℃～70℃相對濕度：＜85%〔20±5℃條件〕大氣壓力：86～108Kpa安裝尺寸：143×90×40mm電源：交流165～265V50HZ~60HZ或者直流24V±30%功耗：小于1W工作環境：無爆炸，無腐蝕性氣體及導電塵埃，無嚴重霉菌存在，無劇烈振動，無沖擊源；如果需要在此類環境下工作，請采取相應的防護措施。原理說明STC-101單元采用16位超低功耗單片機，單片機內部集成了幾乎計算機所能外圍電路，設計該產品時沒有進展任何的擴展。提高了系統的可靠性和抗干擾能力，縮小了產品的體積。開關量輸入系統的數字輸入采用光電隔離，原理圖如下：輸入信號為高時，光耦導通，DI7=0。計算機監測到信號的變化，產生中斷。單片機記下產生中斷的時間，并啟動一個軟定時器計數。如果沒有到達設定的時間信號又發生變換，則去除中斷時間和事件記錄。如果在設定的時間內信號沒有發生變化，則作為輸入改變，并記錄改變的時間作為SOE記錄。開關量的輸入具有公共端子，而且是無源的，使用時需要外接電源。每路輸入的輸入電流不超過1mA，功率消耗很小。一般情況下，輸入的公共端子應該接開關量輸入電源的負端，輸入電源的正端接待測開關量的一端，另外一端接單元的輸入端。開關量輸入可以采用交流電源或者直流電源作為開關量輸入電源。通信協議說明我們的STC-1采用MODBUS規約，原因是該規約文本容易得到，協議本身簡單,而且該規約是開放的，有著眾多國內廠商和國際廠商的支持。MODBUS規約是MODICOM公司開發的，版權歸其所有。我們的接口采用RS485接口，比RS232具有更高的通信速率和更遠的通信距離。根據我們設備的情況，我們僅僅實現了MODBUS的一個小型子集，沒有完全實現其所有內容，已經能夠滿足我們所有的需要。MODBUS規約簡介MODBUS規約是MODICOM公司開發的一個為很多廠商支持的開放規約。Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡〔例如以太網〕和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進展集中監控。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息構造,而不管它們是經過何種網絡進展通信的。它描述了控制器請求訪問其它設備的過程，如果回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。當在Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反響信息并用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包構造。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。在Modbus網絡上轉輸標準的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗?？刂破髂苤苯踊蚪浻蒑odem組網。控制器通信使用主—從技術，即僅設備〔主設備〕能初始化傳輸〔查詢〕。其它設備〔從設備〕根據主設備查詢提供的數據做出相應反響。典型的主設備：主機和可編程儀表。典型的從設備：可編程控制器。主設備可單獨和從設備通信，也能以播送方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回消息作為回應，如果是以播送方式查詢的，則不作任何回應。Modbus協議建設了主設備查詢的格式：設備〔或播送〕地址、功能代碼、所有要發送的數據、錯誤檢測域。從設備回應消息也由Modbus協議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數據、和錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發生錯誤，或從設備不能執行其命令，從設備將建設錯誤消息并把它作為回應發送出去。在其它類型網絡上轉輸在其它網絡上，控制器使用對等技術通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設備也可作為從設備。提供的多個內部通道可允許同時發生的傳輸進程。在消息位，Modbus協議仍提供了主—從原則，盡管網絡通信方法是“對等〞。如果控制器發送消息，它只是作為主設備，并期望從從設備得到回應。同樣，當控制器接收到消息，它將建設一從設備回應格式并返回給發送的控制器。查詢—回應周期.查詢查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執行何種功能。數據段包含了從設備要執行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設備讀保持存放器并返回它們的內容。數據段必須包含要告之從設備的信息：從何存放器開場讀及要讀的存放器數量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。.回應如果從設備產生正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應。數據段包括了從設備收集的數據：像存放器值或狀態。如果有錯誤發生，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時數據段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內容是否可用。幀格式說明控制器能設置為兩種傳輸模式〔ASCII或RTU〕中的任何一種在標準的Modbus網絡通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數〔波特率、校驗方式等〕，在配置每個控制器的時候，在Modbus網絡上的所有設備都必須選擇一樣的傳輸模式和串口參數。ASCII模式:地址功能代碼數據數量數據1...數據nLRC高字節LRC低字節回車換行RTU模式地址功能代碼數據數量數據1...數據nCRC高字節CRC低字節所選的ASCII或RTU方式僅適用于標準的Modbus網絡，它定義了在這些網絡上連續傳輸的消息段的每一位，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。在我們的系統中，我們僅僅支持ASCII的幀格式。當控制器設為在Modbus網絡上以ASCII〔美國標準信息交換代碼〕模式通信，在消息中的每個8Bit字節都作為兩個ASCII字符發送。這種方式的主要優點是字符發送的時間間隔可到達1秒而不產生錯誤。代碼系統.十六進制，ASCII字符0...9，A...F.消息中的每個ASCII字符都是一個十六進制字符組成每個字節的位.1個起始位.8個數據位，最小的有效位先發送.1個奇偶校驗位，無校驗則無.1個停頓位〔有校驗時〕，1個Bit〔無校驗時〕錯誤檢測域.LRC(縱向冗長檢測)地址域消息幀的地址域包含兩個字符〔ASCII〕或8Bit〔RTU〕。可能的從設備地址是0...247(十進制)。單個設備的地址范圍是1...247。主設備通過將要聯絡的從設備的地址放入消息中的地址域來選通從設備。當從設備發送回應消息時，它把自己的地址放入回應的地址域中，以便主設備知道是哪一個設備做出回應。地址0是用作播送地址，以使所有的從設備都能認識。當Modbus協議用于更高水準的網絡，播送可能不允許或以其它方式代替。功能域消息幀中的功能代碼域包含了兩個字符〔ASCII〕或8Bits〔RTU〕?？赡艿拇a范圍是十進制的1...255。當然，有些代碼是適用于所有控制器，有此是應用于某種控制器，還有些保存以備后用。當消息從主設備發往從設備時，功能代碼域將告之從設備需要執行哪些行為。例如去讀取輸入的開關狀態，讀一組存放器的數據內容，讀從設備的診斷狀態，允許調入、記錄、校驗在從設備中的程序等。當從設備回應時，它使用功能代碼域來指示是正?；貞?無誤)還是有某種錯誤發生〔稱作異議回應〕。對正常回應，從設備僅回應相應的功能代碼。對異議回應，從設備返回一等同于正常代碼的代碼，但最重要的位置為邏輯1。我們目前所支持的功能碼非常有限，主要包括：READCOILSTATUSREADINPUTSTATUSREADHOLDINGREGISTERSREADINPUTREGISTERSFORCESINGLECOILPRESETSINGLEREGISTERS24READFIFOQUEUE數據定義STC-101通信數據定義：我們采用MODBUS規約的ASCII方式或RTU方式，通訊出廠黙認設定為：RTU，波特率9600BPS，1位起始位，8位數據位，1位停頓位，無校驗。幀格式：上位機發送例讀地址為模塊1的輸入狀態，從第一個開場讀，讀8個開關量輸入點的值ASCII方式：單元地址功能碼起始地址讀取點數LRC校驗CRLF：010200000008F5CRLF計算機串口發出以上ASCII字符，冒號為幀起始標志，CRLF為幀完畢標志RTU方式單元地址功能碼起始地址讀取點數CRC校驗01020000000879CC計算機串口發出以上十六進制字符LRC校驗為和校驗，占用兩個字節。計算方法可以參考如下的C源程序，需要注意的是首先計算LRC的值,然后把結果轉換成為相應的ASCII字符串。比方LRC結果為0X5F，則在規約中LRC的值為0X35,0X46unsignedcharlrc(unsignedchar*str,intlenth){unsignedchartmp;tmp=0;while(lenth--){tmp+=*str++;}return((unsignedchar)(-((char)tmp)));}RTU方式CRC校驗計算：constunsignedcharauchCRCHi[]={0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40};constunsignedcharauchCRCLo[]={0x00,0xC0,0xC1,0x01,0xC3,0x03,0x02,0xC2,0xC6,0x06,0x07,0xC7,0x05,0xC5,0xC4,0x04,0xCC,0x0C,0x0D,0xCD,0x0F,0xCF,0xCE,0x0E,0x0A,0xCA,0xCB,0x0B,0xC9,0x09,0x08,0xC8,0xD8,0x18,0x19,0xD9,0x1B,0xDB,0xDA,0x1A,0x1E,0xDE,0xDF,0x1F,0xDD,0x1D,0x1C,0xDC,0x14,0xD4,0xD5,0x15,0xD7,0x17,0x16,0xD6,0xD2,0x12,0x13,0xD3,0x11,0xD1,0xD0,0x10,0xF0,0x30,0x31,0xF1,0x33,0xF3,0xF2,0x32,0x36,0xF6,0xF7,0x37,0xF5,0x35,0x34,0xF4,0x3C,0xFC,0xFD,0x3D,0xFF,0x3F,0x3E,0xFE,0xFA,0x3A,0x3B,0xFB,0x39,0xF9,0xF8,0x38,0x28,0xE8,0xE9,0x29,0xEB,0x2B,0x2A,0xEA,0xEE,0x2E,0x2F,0xEF,0x2D,0xED,0xEC,0x2C,0xE4,0x24,0x25,0xE5,0x27,0xE7,0xE6,0x26,0x22,0xE2,0xE3,0x23,0xE1,0x21,0x20,0xE0,0xA0,0x60,0x61,0xA1,0x63,0xA3,0xA2,0x62,0x66,0xA6,0xA7,0x67,0xA5,0x65,0x64,0xA4,0x6C,0xAC,0xAD,0x6D,0xAF,0x6F,0x6E,0xAE,0xAA,0x6A,0x6B,0xAB,0x69,0xA9,0xA8,0x68,0x78,0xB8,0xB9,0x79,0xBB,0x7B,0x7A,0xBA,0xBE,0x7E,0x7F,0xBF,0x7D,0xBD,0xBC,0x7C,0xB4,0x74,0x75,0xB5,0x77,0xB7,0xB6,0x76,0x72,0xB2,0xB3,0x73,0xB1,0x71,0x70,0xB0,0x50,0x90,0x91,0x51,0x93,0x53,0x52,0x92,0x96,0x56,0x57,0x97,0x55,0x95,0x94,0x54,0x9C,0x5C,0x5D,0x9D,0x5F,0x9F,0x9E,0x5E,0x5A,0x9A,0x9B,0x5B,0x99,0x59,0x58,0x98,0x88,0x48,0x49,0x89,0x4B,0x8B,0x8A,0x4A,0x4E,0x8E,0x8F,0x4F,0x8D,0x4D,0x4C,0x8C,0x44,0x84,0x85,0x45,0x87,0x47,0x46,0x86,0x82,0x42,0x43,0x83,0x41,0x81,0x80,0x40};unsignedshortcrc(unsignedchar*puchMsg,unsignedshortusDataLen){unsignedcharuchCRCHi=0xFF;/*highbyteofCRCinitialized*/unsignedcharuchCRCLo=0xFF;/*lowbyteofCRCinitialized*/unsigneduIndex;/*willindexintoCRClookuptable*/while(usDataLen--)/*passthroughmessagebuffer*/{uIndex=uchCRCHi^*puchMsg++;/*calculatetheCRC*/uchCRCHi=uchCRCLo^auchCRCHi[uIndex];uchCRCLo=auchCRCLo[uIndex];}return(uchCRCHi<<8|uchCRCLo);}在通信中，假設是各種不同類型的量的第一個起始地址為0000，按照順序排列的，不同的功能碼實際讀取的是不同類型的量。上位機按照程序可以順序讀取所有的量。下位機響應例地址為的模塊回應計算機自己的8個開關量輸入的輸入狀態ASCII方式單元地址功能碼字節數數據LRC校驗CRLF：01020100FCCRLF模塊發出的為ASCII字符，冒號為幀起始標志，CRLF為幀完畢標志字節數為1，則其后跟1個數據，為2，則其后跟2個數據RTU方式單元地址功能碼字節數數據CRC校驗01020100A188模塊發出的為十六進制字符功能碼：02數據起始地址：00數據長度：不大于16〔因為只有16路輸入〕功能：讀取輸入開關量的狀態說明：當讀取數據長度小于等于8時，模塊返回數據的第7位對應輸入開關量的第8路，第4位對應第5路，……，第0位對應第1路。當讀取數據長度大于8并小于等于16時，則返回兩個數據，每個數據的每個位對應1個輸入點的狀態，第1個數據的第一位至第八位對應第一個至第八個輸入開關量狀態，第2個數據的第一位對應第9個至第十六個輸入開關量。開關量有信號輸入時，經過0.320S濾波抗干擾后位的值為1，無信號輸入時位的值為0。ASCII方式計算機發送:單元地址02起始地址讀取點數LRC校驗CRLFASCII方式模塊響應:單元地址02字節數數據LRC校驗CRLFRTU方式計算機發送單元地址02起始地址讀取點數CRC校驗RTU方式模塊響應單元地址02字節數數據CRC校驗功能碼：03數據起始地址：00－63數據長度：不大于32〔因為通信緩沖區的限制〕開關量采用交流信號輸入時，沒有32位計數。功能：讀取保持存放器的值。說明：讀取的是16位整數或者無符合整數。ASCII方式計算機發送:單元地址03起始地址讀取點數LRC校驗CRLFASCII方式模塊響應:單元地址03字節數數據LRC校驗CRLFRTU方式計算機發送單元地址03起始地址讀取點數CRC校驗RTU方式模塊響應單元地址03字節數數據CRC校驗保持存放器定義：地址〔十六進制〕數據描述0000系統實際時間的低16位〔0000－0032為無符號整數〕0001系統實際時間的高16位0002第一路開關量32位計數器低16位0003第一路開關量32位計數器高16位0004第二路開關量32位計數器低16位0005第二路開關量32位計數器高16位0006第三路開關量32位計數器低16位0007第三路開關量32位計數器高16位0008第四路開關量32位計數器低16位0009第四路開關量32位計數器高16位000A第五路開關量32位計數器低16位000B第五路開關量32位計數器高16位000C第六路開關量32位計數器低16位000D第六路開關量32位計數器高16位000E第七路開關量32位計數器低16位000F第七路開關量32位計數器高16位0010第八路開關量32位計數器低16位0011第八路開關量32位計數器高16位0012第九路開關量32位計數器低16位0013第九路開關量32位計數器高16位0014第十路開關量32位計數器低16位0015第十路開關量32位計數器高16位0016第十一路開關量32位計數器低16位0017第十一路開關量32位計數器高16位0018第十二路開關量32位計數器低16位0019第十二路開關量32位計數器高16位001A第十三路開關量32位計數器低16位001B第十三路開關量32位計數器高16位001C第十四路開關量32位計數器低16位001D第十四路開關量32位計數器高16位001E第十五路開關量32位計數器低16位001F第十五路開關量32位計數器高16位001A第十六路開關量32位計數器低16位001B第十六路開關量32位計數器高16位0030串口1通訊設定，001C內容用16進制表示為0XPQRSR保存P高4位為奇偶校驗設置。P=D(13)為1,8,E,P=1為1,8,NQ＝1，通訊為ASCII方式；Q＝0，通訊為RTU方式S=0波特率9600S=1波特率300S=2波特率600S=3波特率1200S=4波特率2400S=5波特率4800S=6波特率9600S=7波特率19200S=8波特率38400S=9波特率57600S=A波特率76800S=B波特率115200S=C~F波特率9600黙認通訊方式設定：通電前把地址開關撥成地址0，然后重新開電。這時通訊為黙認方式：模塊地址為1，通訊規約為RTU，波特率為96001，8，N0031測頻閘門時間功能碼：04數據起始地址：00－15數據長度：不大于16〔因為通信緩沖區的限制〕功能：讀取輸入存放器的值。說明：讀取的是16位整數或者無符合整數。ASCII方式計算機發送:單元地址04起始地址讀取點數LRC校驗CRLFASCII方式模塊響應:單元地址04字節數數據LRC校驗CRLFRTU方式計算機發送單元地址04起始地址讀取點數CRC校驗RTU方式模塊響應單元地址04字節數數據CRC校驗輸入存放器定義：地址〔十六進制〕數據描述0000第1路頻率0001第2路頻率0002第3路頻率0003第4路頻率0004第5路頻率0005第6路頻率0006第7路頻率0007第8路頻率0008第9路頻率0009第10路頻率000A第11路頻率000B第12路頻率000C第13路頻率000D第14路頻率000E第15路頻率000F第16路頻率功能碼：06數據起始地址：0000－0080數據長度：功能：設置保持存放器的值。說明：設置的是16位整數。各個存放器的說明參考上面保持存放器定義ASCII方式計算機發送:單元地址06起始地址數據LRC校驗CRLFASCII方式模塊響應:單元地址06起始地址數據LRC校驗CRLF數據為16位整數RTU方式計算機發送單元地址06起始地址數據CRC校驗RTU方式模塊響應單元地址06起始地址數據CRC校驗詳細說明參考MODBUS規約。安裝說明STC-101安裝的方法：如果是有IEC標準導軌，直接卡裝在導軌上即可。如果沒有導軌，需要用四個螺絲把STC-101安裝在機柜上。參照下面說明接線端子定義和接線如上圖所示，端子定義按序對應關系如下：L/+交流電源輸入/直流電源正N/-交流電源輸入/直流電源負PGND保護地485A/TXD第一路485輸入A或者RS232TXD485B/RXD第一路485輸入B或者RS232RXDPTT收發控制用于電臺控制VCC內部電源正GND內部電源地DICOM1第一組開關量輸入端公共端DI1第一路開關量輸入DI2第二路開關量輸入DI3第三路開關量輸入DI4第四路開關量輸入DI5第五路開關量輸入DI6第六路開關量輸入DI7第七路開關量輸入D