串口通讯与数据通信论文

1新电能表通讯报文格式

要与新电能表进行通讯，除了要保证硬件回路没问题，通讯规约也要符合新电能表的要求，这主要体现在通信报文的正确识别上。要读取电能表的读数主要有以下通讯报文：（1）向电能表发出通讯请求西门子PLC发出的报文如下：（报文都以16进制ASCII码表示，下同）1B0203（1B代表ESC的ASCII码，02为电能表识别的报文开始位，03代表报文停止位。下面的所有报文都是以02开头，以03结尾）电能表接到请求信息后，返回一个确认报文如下：020606A403（其中第二位06代表ACK的ASCII码，跟着的06A4是这个报文的CRC校验码。（2）向电能表发送用户名和密码中调规定广蓄B厂所有的电能表一般用户的名称和密码如下：USERID:settime（不区分大小写）Password:cxb032（不区分大小写）PLC要登陆电能表必须向它发送正确用户名称和密码，报文如下：024C53455454494D452C43584230333200C02A03其中：02代表报文的开始位：4C代表登陆电能表的命令L（load）；53455454494D45代表settime；2C代表逗号；435842303332代表cxb032；00为密码结束的中止位；C02A为计算出的CRC校验码；03为停止位；这个报文转换为字母就是：02LSETTIME,CXB03200C02A03。待电能表收到报文并确认密码正确后，回复报文跟前面一样为：020606A403（3）读取电能表中的寄存器由于新电能表采用CRC校验，CRC校验中规定，如发现在除了头02，尾03的其他报文中，有02，03，10，11，13，就把此报文变为两个字节10，40+这个字节数据，这样做的目的是在数据体中区分一些特殊字符。因此要读取这些值，要依次发出4个报文给电能表，报文如下：0252016910537803025200692049030252104369751A030252104269462B03其中报文开头和结尾的02和03还是分别代表报文的开始和停止位。52代表电能表读取命令“R”（read）。接下来的0169/0069/104369/104269则分别代表0169、0069、0369和0269四个电能表寄存器号。105378/2049/751A/462B分别为4个报文的CRC校验码。电能表在依次收到读取报文后，也依次发出4个包含有寄存器数据的报文给RTU。报文格式大致举例如下：0252016900000000789A03等等其中00000000即为所需要0169寄存器中的电度值，它是一个4个字节的浮点数，采用IEEE浮点数表示形式，789A为假设的CRC校验码。

2西门子CP544的通讯协议

CP544卡是西门子S5系列的专门的点对点串口通讯卡。它有3种通讯协议，分别是RK512、3964和OPENDRIVER协议。其中前两种协议因为需要设置西门子PLC能识别的目的地址，所以只能在西门子系列的设备中使用。要与电能表进行通讯，只能采用OPENDRIVER协议。该协议的特点是不管通讯设备的地址，只需确定西门子PLC侧的发送地址和接收地址即可。图3为西门子PLC通过CP544卡与电能表通讯的示意图。在图3中，PLC程序将指定的发送数据块通过SEND发送程序块，在物理上经CP544通讯卡与新电能表进行串口通讯，将请求报文发送给电能表。而电能表中的数据报文也通过串口通讯方式经CP544卡再经过RECEIVE－ALL接收程序块存放到指定的接收数据块中。串口通讯一个最基本的要求就是通讯双方的通讯参数设置必须一致。根据电能表的要求，CP544卡有以下设置。通讯基本参数：通讯模式选择：MODE2Variableusefuldatalength（endcharacter）波特率：2400b/s数据位：8位停止位：1位奇偶校验：无流量控制：无字节传送监控时间：20ms第一个结束识别字节（endcharacter1）：03H（这个非常关键，设置03是为了与电能表的报文终止位相适应，否则通讯不能成功）第二个结束识别字节（endcharacter2）：00H另外数据接收地址也在CP544卡设置软件中进行设置如表2：在表2中，分别设置了CP544卡两个通讯接口的接收地址分别为DB11和DB12，接收字长最大为64个字。通讯接口从CP544卡到RS485/232转换器，再到电能表的通讯链路的通讯接口接线如图4所示。

3通讯程序编写

按照前面部分所述的报文收发格式及CP544的相关协议要求，对西门子PLC与电能表通讯的控制程序进行了重新编写和调试，在程序的编写调试过程中，解决了电能表报文应答式收发存储、电能表数据CRC校验码解码、不同数制格式的转换和临界数据显示不稳定等几个技术难点，实现了新的电能表与PLC的数据通讯，使得电度值在上位机上得以重新显示并自动打印。

4总结

这个项目从研究CP544和新电能表的通讯原理及原有的通讯显示程序，到确定基本方案，新通讯程序的设计编写与调试，通讯完全实现，经历了近1年时间。经过不懈的努力，独立编写了新的电能表通讯程序，解决了前面所说的几大技术难点，实现了电能表与RTU之间的重新通讯连接。使得有、无功电度值得以在上位机上重新显示并定期打印。减去了巡检员每日凌晨零时定时手动抄表的工作，节省了人力物力，并为运行人员准确快捷计算厂用电率提供了帮助。这个项目的成功实施为以后类似的改造积累了大量的宝贵技术经验，可为类似工作提供借鉴。

作者：彭煜民 单位：清远蓄能发电有限公司