常见通信协议的接口调试方法

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1、常 见 通 信 协 议 的 接调 试 方 法版本号：1.0.1发布时间：2012-2-41. ModbusModbus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Servero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

2、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

3、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1 nt32、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位只读表变量地址012345.数据区域（1个方格表示1bit）.1位可读可写表变量地址012345 数据区域（1个方格表示1bit） 1

4、6位只读表例如，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：变量含义gm、数据类型映射表在映射表中的起 始位置高8位在前是否停止运行bool1位只读表0-有无故障bool1位只读表2-外部温度float3216位只读表1否内部温度float3216位只读表3否外部温度告警 值float1616位可读可写表2否内部温度告警 值float1616位可读可写表4否1位只读表变量地址012345 数据区域（1个方格表示1bit）是否停止运行有无故障 1位可读可写表变量地址012345 数

5、据区域（1个方格表示1bit） 16位只读表变量地址012345 数据区域（1个方格表示1bit）外部温 度内部温 度 16位可读可写表变量地址012345 数据区域（1个方格表示1bit）外 部 温 度 告 警 值内 部 温 度 告 警 值 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位只读表1位可读可写表16位只读表16位可读可写表Modbus协议规 范DiscretesInputCoilsInputRegistersH

6、oldingRegistersBachmannPLCDiscCoilsRegsHRegsSiemensPLCInputCoilOutputCoilInputRegisterOutputRegisterHoldingRegister1.3. ModbusRTU、 ModbusTCP 与 ModbusRTUoverTCPModbus协议有很多种变体，最常见的是ModbusRTU、ModbusTCP和ModbusRTUoverTCP o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、Modbu

7、sTCP和 ModbusRTUoverTCP，其硬件接口与对Slave地址的描述方式如下表：硬件接 口是否需要指定 Slaveld是否需要指定IP地址与TCP端口其他需要指 定的参数ModbusRTU串口是否通信端口、 波特率、数 据位、校验 方式、停止 位ModbusTCP网口否是无ModbusRTUoverTCP网口是是无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

8、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?ipliksunliksungogogo/liksunispower/liksun/home/opps/config/opps.cfg2. OPCDAOPC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

9、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，艮口 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

10、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:IP地址服务名称HrDataSvr变量名称含义数据类 型是否可写1#风机 的PLC 状态Short否ABB_WT2.Basic.WinSpe2#风机 的机舱 外风速Float否ABB_WT3.Basic.ActPow3#风机 的有功 功率Float否ABB_WT8.Ba

11、sic.bErrSta8#风机是否故障Boolean否与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。OPCQ

12、uickClient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）。3.1. 应用场合CDT规约目前主要用于从远动柜获取升压站处采集的风电场实时总功率，以及其他厂家 的测风塔实时数据。还用于向电网上报测风塔的实时数据。3.2. 报文说明CDT规约传输的一组

13、数据被封装在一个数据帧中。数据帧包括同步字、控制字和信息字 三部分。同步字：标识一个帧的开头，一般是三个EB90。控制字：记载帧的一些重要信息，如数据类型，信息字的长度等。也是三个字节。对遥 测数据，控制字常常是7161开头。信息字：数据本身，长度可变（由控制字中指明）。因为这个原因，CDT规约的原始报文中，往往可以看到三个EB90，后面再接7161。在 本系统工程实施上，这可以看做CDT规约报文的特征。若干厂家（如许继、四方）扩展了 CDT的通信规约标准，加入了自身的规范内容。但 是目前，远动装置给过来的CDT报文，都还是标准CDT报文。3.3. 倍率问题在与第三方厂家对接CDT接口时，往往

14、需要根据数据点表，设定一个合适的倍率。虽 然大多时候，倍率由第三方厂家指定，但是有时候由我们指定，或者我们与第三方厂家共同 论定，所以知道如何设定合适的倍率是必要的。设置方式：CDT遥测原始数据（有时被称为码值）表示范围：-20482047，其真实含 义（比方，准备表示一个300MW的风场的有功功率）的数据的变化范围：-1兆瓦300兆 瓦。所以倍率应该小于等于300/2047。在这个范围内选择一个合适的数字就好，但不要小于 300/2047太多，否则造成表示范围的浪费，从而造成表示误差的升高；也不能大约300/2047, 否则无法表示满发时风场的有功功率。3.4. 实例详解以下例子需要好好研究

15、，以便理解CDT规约是如何包装数据的。设有若干数据需要CDT传输。列表如下：物理量单位倍数70米风速m/s0.170米风向度0.250米风速m/s0.150米风向度0.210米风速m/s0.110米风向度0.2气温摄氏度0.1相对湿度%0.1气压百帕1则CDT报文往往是:片段序号报文内容说明1eb90eb90eb90报文起始。27161052d0fxx7161表示本报文是遥测数据；05是信息字个数，CDT每个信息字可存放2个物理量， 一共9个物理量，故信息字个数为5（向上取整）；2d表示源地址，0f表示目的地址，即接口的源地址为45 （2d）、目的地址为15（0f）；xx为CRC校验码。300

16、是信息字的地址；0062 （高低字节对调）对应十进制数98，即表示70米风 速为 9.8m/s；0640对应十进制数1600，乘以倍数0.2，即70米风向为320 度；xx为CRC校验码。40142000c06xx01是信息字的地址；0042对应十进制数66，即表示50米风速大小为6.6m/s；060c对应十进制数1548，即50米风向为309.6度；xx为CRC校验码。50220000e06xx02是信息字的地址；0020对应十进制数32，即10米风速3.2m/s；060e对应十进制数1550，即10米风向310度； xx为CRC校验码。6035a00e600xx03是信息字的地址；005a

17、对应十进制数90，即气温9摄氏度；00e6对应十进制数230,即相对湿度为23%； xx为CRC校验码。704e5030000xx04是信息字的地址；03e5对应十进制数997,即气压为997百帕；0000处是无用的数据，一般补0；xx为CRC校验码。3.5. 调试工具与调试方法Windows 平台：SSCOM串口调试工具（用于调试串口）监控模拟系统调试工具（用于调试CDT规约）Linux平台：readcom （用于读取串口原始报文）readcdt（用于读取和解包CDT数据）writecdt（用于写入CDT数据）4.长仪DETT协议DETT （梯度风协议）是长春气象仪器厂自有的测风塔实时数据读

18、取协议。该协议除可 读取实时数据外，还能够通过监控操作指令对测风塔的部分参数进行远程配置。4.1.实时数据的输出格式1、每条记录之间用“n”分开。2、每条记录由4段组成，每段之间用“t”分开。第一段：ToylD （每个元素之间用“/”分开，每个元素每次基本上都可读到）格式：数据类型/站号-采集时间-唯一 ID/本记录生成时间数据类型：现有 wmslsec、wmslOmin、wmslhou 三种站号：区站号（由施工人员现场确定并输入）采集时间：格式为YYYYMMDDHHmmss唯一 ID：取当前时间的微秒数本记录生成时间：程序执行时写入当前时间（格式与采集时间一样）第二段：基本数据（每个元素之间

19、用“t”分开，元素可能缺少）物理量依次为：温度（C）、相对湿度（%）、气压（hPa）、降水量（mm）例 1： 32.2t56t998.2t11例 2： 32.2tt998.2t11第三段：附加数据（每个元素之间用“/”分开，元素可能缺少）目前的物理量为：主板电压（V）、主板温度（C）例 1： ?13.6/22例 2： ?/22第四段：第112路智能风数据（每个元素之间用“t”分开，元素可能缺少）共12路数据，每一路由多个数据组成，分三种情况，根据ToylD的间隔时间来判断（注：下述风向均以正北风向为零度，以顺时针方向为正）（1）wms1sec物理量为：实时风向（度）、实时风速（m/s）例：27

20、0t2.3t210t2.2tt1.1t.含义如下：第一路风向270、第一路风速2.3第二路风向210、第二路风速2.2第三路风向无、第三路风速11.（2）wms10min物理量为：10分平均风向（度）、10分平均风速（m/s）、标准偏差例：270t2.3t0.41t210tt0.33t.含义如下：第一路风向270、第一路风速2.3、第一路标准偏差0.41第二路风向210、第二路风速无、第二路标准偏差0.33.（3）wms1hou物理量为：小时平均风向（度）、小时平均风速（m/s）、极大风向（度）、极大风速 （m/s）、极大风出现时间（YYYY-MM-DDHH:mm:ss）、325m/s有效风累

21、计时间（分钟）例：t4.1tt5.0t2011-08-0107:04:36t52t.含义如下：第一路小时平均风向无第一路小时平均风速4.1第一路极大风向无第一路极大风速5.0第一路极大风出现时间2011-08-0107:04:36第一路325m/s有效风累计时间52.4.2.监控操作指令执行readdett程序时，加入参数-c，即可进入指令模式。各指令分述如下：（1）采集器自检（命令符：AUTOCHECK）返回的内容包括采集器时间，主板温度，主板电压，各传感器开启状态，以及各传感器 挂接状态。（2）设置或读取区站号（命令符：ID）参数：区站号（5位数字或字母）示例：若设置区站号为57494，键

22、入命令为：ID57494/返回值：vID57494T/整体在中，F表示设置失败，T表示设置成功，各项由半角空格隔开，结尾为回车换行。若读取区站号，键入命令为：ID/返回值：IDA5890/表示当前区站号为A5890（3）设置或读取采集器时间（命令符：TIME）参数：YYYY-MM-DDHH:MM:SS示例：若设置采集器时间为2011年7月21日12时34分10秒，键入命令为：TIME2011-07-2112:34:10/返回值：TIMEA5890T/若读取采集器时间，键入命令为：TIME/（4）设置或读取传感器开启状态（命令符：SENST）参数：18位的0或1，1表示传感器开启，0表示传感器关

23、闭，详见下表。示例：若开启第1,2,3路智能风，以及辅助分机1，键入命令为：SENST/返回值：SENSTA5890T/若读取传感器开启状态，键入命令为：SENST/返回值：SENSTA5890/可以看到第2,3,4路智能风是开启的。各传感器标识符如下表所示：序号传感器名称传感器标 识符 (XXX)序号传感器名称传感器标 识符 (XXX)1第1路智能风10第10路智能风2第2路智能风11第11路智能风3第3路智能风12第12路智能风4第4路智能风13辅助分机15第5路智能风14保留6第6路智能风15保留7第7路智能风16保留8第8路智能风17保留9第9路智能风18保留(5) 设置或读取智能风分

24、机号及类型(命令符：WST)二级命令符：Wxx(xx取01至12)参数：智能风分机号，智能风类型智能风分机号取20至99，智能风类型取0或1，0为风速风向一体，1为只有风速。示例：若设置第1路智能风分机号为21,类型为只有风速，键入命令为：WSTW01211 /返回值：WSTW01A5890T/若读取第2路智能风状态，直接键入命令：WSTW02 /返回值：WSTW02A5890220/可以看到第2路智能风分机号为22,类型为风速风向一体。(6) 清空补报数据标志(命令符：CLEAR)示例：CLEAR/返回值：/(7) 擦除全部存储数据(命令符：ERASE)擦除整个存储器约用时90-120秒示例：ERASE/返回值：/(8) 复位采集器(命令符：RESET)示例：RESET/返回值：/(9) 调试指令(命令符：TEST)参数：SS。说明：SS为秒数，即每间隔指定秒数，发出实时数据，以便于系统调试示例：若设置每10秒发出实时数据，键入命令为：TEST10/返回值：/若关闭此功能，键入命令为：TEST00/