1多功能測量表SENTRON PAC3200簡介
SENTRON PAC3200電能監(jiān)視設(shè)備可提供系統(tǒng)特性，包括電壓和電流zui大值、zui小值和平均值，功率值、頻率、功率因數(shù)、對稱性、邏輯計算、負載趨勢、諧波和總諧波失真等。SENTRON PAC3200可檢測 50 多個基本數(shù)值，具有 10個電能計數(shù)器，可用于全面負載檢測。它們的測量準(zhǔn)確度滿足電能計數(shù)器標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的較高要求。PAC3200帶有MODBUS RTU-RS485接口、PROFIBUS-DP接口和MODBUS TCP 接口，可以很方便將PAC3200的數(shù)據(jù)上傳到PLC中進行處理，也可以上傳到HMI中進行數(shù)據(jù)分析、處理及歸檔。對于西門子系統(tǒng)可以輕松地將PAC3200集成到上位自動化系統(tǒng)中，例如，集成到西門子 SIMATIC PCS 7 powerrate 和SIMATIC WinCC powerrate 軟件包中。

2 PAC3200通信接口對比
PAC3200可以通過MODBUS RTU RS485接口、MODBUS TCP 以太網(wǎng)接口以及現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP接口與PLC和HMI通信。下面分別以連接S7-300 PLC為例，在通信性能、連接的個數(shù)、編程方面進行對比：

1） 通信性能：PROFIBUS-DP使用令牌方式由主站依次訪問從站，是實時現(xiàn)場總線，通信響應(yīng)快，通信的響應(yīng)時間應(yīng)考慮PAC3200數(shù)據(jù)的刷新時間（自身刷新時間可能較PROFIBUS-DP刷新時間慢）；如果選擇以太網(wǎng)MODBUS TCP 通信，由于不是實時網(wǎng)絡(luò)，通信性能次之，通信的響應(yīng)時間也應(yīng)考慮PAC3200數(shù)據(jù)的刷新時間（自身刷新時間可能較以太網(wǎng)刷新時間慢）；使用RS485 MODBUS RTU通信，由于基于串口，通信性能不能與以太網(wǎng)與PROFIBUS-DP相比較。
2） 連接個數(shù)：使用PROFIBUS-DP，基于主站的性能，zui多可以連接126個站點；以太網(wǎng)MODBUS TCP 通信，基于CP的連接個數(shù)，通常16個；使用RS485 MODBUS RTU，可以連接一個網(wǎng)段，典型值31個站點。
3） 編程：使用PROFIBUS-DP，不需要編寫通信程序；使用以太網(wǎng)MODBUS TCP 通信，需要編寫發(fā)送接收通信程序；使用RS485 MODBUS RTU通信，需要編寫從站輪詢程序，比較麻煩，如果沒有購買MODBUS RTU的驅(qū)動，還需要編寫通信程序。
4） 價格：PROFIBUS-DP與RS485 MODBUS RTU通信需要購買選件網(wǎng)卡，而PAC3200本身集成以太網(wǎng)接口，支持MODBUS TCP 通信。
下面將介紹PAC3200的MODBUS TCP 通信。

3 MODBUS TCP 通信報文
MODBUS TCP 使MODBUS RTU協(xié)議運行于以太網(wǎng)，MODBUS TCP使用TCP/IP和以太網(wǎng)在站點間傳送MODBUS報文，MODBUS TCP結(jié)合了以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP以及以MODBUS作為應(yīng)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)表示方法。MODBUS TCP通信報文被封裝于以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)包中。與傳統(tǒng)的串口方式，MODBUS TCP插入一個標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS報文到TCP報文中，不再帶有數(shù)據(jù)校驗和地址，如圖1所示：

圖1 MODBUS TCP報文

由于使用以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)鏈路層的校驗機制而保證了數(shù)據(jù)的完整性，MODBUS TCP 報文中不再帶有數(shù)據(jù)校驗”CHECKSUM”，原有報文中的“ADDRESS”也被“UNIT ID”替代而加在MODBUS應(yīng)用協(xié)議報文頭中。
MODBUS TCP服務(wù)器使用502端口與客戶端進行通信。

S7-300 與PAC3200 之間進行MODBUS TCP 通信時，MODBUS應(yīng)為協(xié)議的報文頭賦值如下：
byte 0： transaction identifier (高字節(jié)) – 為0
byte 1：transaction identifier(低字節(jié)) - 為0
byte 2：protocol identifier(高字節(jié)) = 0
byte 3：protocol identifier (低字節(jié)) = 0
byte 4：length field (高字節(jié)) = 0 (因為所有的報文小于256)
byte 5：length field (低字節(jié)) = 后面跟隨的字節(jié)數(shù)
byte 6：unit identifier -原從站地址，這里為0
byte 7：MODBUS 功能碼，通過功能碼發(fā)送通信命令
byte 8 ～：后續(xù)的字節(jié)數(shù)與功能碼相關(guān)

4 PAC3200支持的MODBUS TCP 功能碼
在MODBUS TCP 的報文中，通過使用功能碼請求通信伙伴的數(shù)據(jù)，如對內(nèi)部寄存器的讀寫操作、讀輸入寄存器、寫輸出寄存器等。不同的操作使用不同的功能碼，如FC1、2、3、4、5、6、7、15、16等，PAC3200支持FC2、FC3、FC4、FC6、FC16，在下面將介紹PAC3200這些功能碼的報文格式：

FC2 讀輸入的位信號：
請求：
Byte 0： 功能碼，2
Byte 1-2： 開始的位地址
Byte 3-4：位的個數(shù) (1-2000)

響應(yīng)：

Byte 0: 返回的功能碼 2
Byte 1: 返回的字節(jié)個數(shù) (B=(位的個數(shù)+7)/8)
Byte 2-(B+1): 位信號的值 (zui低有效位是*個位信號)

FC3 讀多個寄存器信號：
請求：
Byte 0： 功能碼，3
Byte 1-2： 寄存器開始地址
Byte 3-4： 寄存器的個數(shù) (1-125)

響應(yīng)：

Byte 0: 返回的功能碼 3
Byte 1: 返回的字節(jié)個數(shù) (B=2倍寄存器數(shù))
Byte 2-(B+1): 寄存器的值

FC4 讀輸入寄存器信號：
請求：
Byte 0： 功能碼，4
Byte 1-2： 輸入寄存器開始地址
Byte 3-4： 輸入寄存器的個數(shù) (1-125)

響應(yīng)：

Byte 0: 返回的功能碼 4
Byte 1: 返回的字節(jié)個數(shù) (B=2倍輸入寄存器數(shù))
Byte 2-(B+1): 輸入寄存器的值

FC6 寫單個寄存器信號：
請求：
Byte 0： 功能碼，6
Byte 1-2： 寄存器地址
Byte 3-4： 寄存器的值

響應(yīng)：

Byte 0: 返回的功能碼 6
Byte 1-2: 寄存器地址
Byte 3-4: 寄存器的值

FC16 寫多個寄存器信號：
請求：
Byte 0： 功能碼，10（HEX）
Byte 1-2： 寄存器開始地址
Byte 3-4： 寄存器的個數(shù) (1-100)
Byte 5：字節(jié)的個數(shù) (B=2倍輸入寄存器數(shù))
Byte 6-（B＋5） 預(yù)置的寄存器值

響應(yīng)：

Byte 0: 返回的功能碼 10（HEX）
Byte 1-2: 寄存器開始地址
Byte 3-4: 寄存器個數(shù)

注：

一個寄存器為兩個字節(jié)，上面介紹的首地址為MODBUS TCP 報文中PDU的首地址。

5 PAC3200的地址區(qū)
使用不同的功能碼可以對PAC3200不同的地址區(qū)進行操作：
測量變量：例如電壓、電流值、輸入、輸出等變量可以使用FC3和FC4，F(xiàn)C3與FC4功能相
同，兩者都可以讀。
狀態(tài)參數(shù)：例如限制值0、1、2以及輸入0、輸出0等位信號，使用FC2可以讀出這些信
號。
設(shè)定參數(shù)：例如連接類型、是否使用電壓變送器電壓、一次側(cè)電壓等，可以使用FC3、FC4進
行讀操作，兩者功能相同，使用FC16進行寫操作。
通信參數(shù)：例如IP地址、網(wǎng)關(guān)等參數(shù)，可以使用FC3、FC4進
行讀操作，兩者功能相同，使用FC16進行寫操作。
信息參數(shù)：例如產(chǎn)品的序列號等，可以使用FC3、FC4進行讀操作，兩者功能相同，使用
FC16進行寫操作。
命令參數(shù)：例如復(fù)位zui大值、zui小值以及能量計數(shù)器等參數(shù)，使用FC6進行寫操作。

6 PAC3200側(cè)的配置
使用PAC3200集成的以太網(wǎng)通信接口進行MODBUS TCP通信，需要對接口進行設(shè)置，步驟如下：

1）：使用F4（Menu） > "SETTINGS> COMMUNICATION 進入如下界面如圖2所示：

圖2 通信界面

2）：使用F4（Edit）鍵對選中的條目進行編輯，在通信界面中設(shè)定MODBUS TCP 通信的IP地
址、子網(wǎng)掩碼及網(wǎng)關(guān)，在“PROTOCOL”中選擇“TCP”后退出，PAC3200側(cè)設(shè)置完成。

7 PLC側(cè)設(shè)置
在PLC側(cè)作的設(shè)置是為了與PAC3200建立TCP連接，以S7-300為例，步驟如下：
1）：在SIMATIC Manager中創(chuàng)建一個S7-300的項目，本例中項目名為MODBUS_TCP。
2）：插入一個S7-300站，從硬件目錄中插入CP343-1，本例為CP343-1IT，如圖3所示：

圖3 插入以太網(wǎng)模塊

3）：雙擊CP343-1的PN IO 槽，配置IP地址、子網(wǎng)掩碼，CP343-1的IP地址必須與
PAC3200在一個網(wǎng)段中，否則需要配置路由器地址，如圖4所示：

圖4 設(shè)置CP地址參數(shù)

4）：在硬件界面中點擊“Options”->“configure network”進入網(wǎng)絡(luò)連接界面，如圖5所示：