1多功能测量表sentron pac3200简介
sentron pac3200电能监视设备可提供系统特性，包括电压和电流zui大值、zui小值和平均值，功率值、频率、功率因数、对称性、逻辑计算、负载趋势、谐波和总谐波失真等。sentron pac3200可检测 50 多个基本数值，具有 10个电能计数器，可用于全面负载检测。它们的测量准确度满足电能计数器标准所规定的较高要求。pac3200带有modbus rtu-rs485接口、profibus-dp接口和modbus tcp 接口，可以很方便将pac3200的数据上传到plc中进行处理，也可以上传到hmi中进行数据分析、处理及归档。对于西门子系统可以轻松地将pac3200集成到上位自动化系统中，例如，集成到西门子 simatic pcs 7 powerrate 和simatic wincc powerrate 软件包中。
2 pac3200通信接口对比
pac3200可以通过modbus rtu rs485接口、modbus tcp 以太网接口以及现场总线profibus-dp接口与plc和hmi通信。下面分别以连接s7-300 plc为例，在通信性能、连接的个数、编程方面进行对比：
1） 通信性能：profibus-dp使用令牌方式由主站依次访问从站，是实时现场总线，通信响应快，通信的响应时间应考虑pac3200数据的刷新时间（自身刷新时间可能较profibus-dp刷新时间慢）；如果选择以太网modbus tcp 通信，由于不是实时网络，通信性能次之，通信的响应时间也应考虑pac3200数据的刷新时间（自身刷新时间可能较以太网刷新时间慢）；使用rs485 modbus rtu通信，由于基于串口，通信性能不能与以太网与profibus-dp相比较。
2） 连接个数：使用profibus-dp，基于主站的性能，zui多可以连接126个站点；以太网modbus tcp 通信，基于cp的连接个数，通常16个；使用rs485 modbus rtu，可以连接一个网段，典型值31个站点。
3） 编程：使用profibus-dp，不需要编写通信程序；使用以太网modbus tcp 通信，需要编写发送接收通信程序；使用rs485 modbus rtu通信，需要编写从站轮询程序，比较麻烦，如果没有购买modbus rtu的驱动，还需要编写通信程序。
4） 价格：profibus-dp与rs485 modbus rtu通信需要购买选件网卡，而pac3200本身集成以太网接口，支持modbus tcp 通信。
下面将介绍pac3200的modbus tcp 通信。
3 modbus tcp 通信报文
modbus tcp 使modbus rtu协议运行于以太网，modbus tcp使用tcp/ip和以太网在站点间传送modbus报文，modbus tcp结合了以太网物理网络和网络标准tcp/ip以及以modbus作为应用协议标准的数据表示方法。modbus tcp通信报文被封装于以太网tcp/ip数据包中。与传统的串口方式，modbus tcp插入一个标准的modbus报文到tcp报文中，不再带有数据校验和地址，如图1所示：
图1 modbus tcp报文
由于使用以太网tcp/ip数据链路层的校验机制而保证了数据的完整性，modbus tcp 报文中不再带有数据校验”checksum”，原有报文中的“address”也被“unit id”替代而加在modbus应用协议报文头中。
modbus tcp服务器使用502端口与客户端进行通信。
s7-300 与pac3200 之间进行modbus tcp 通信时，modbus应为协议的报文头赋值如下：
byte 0： transaction identifier (高字节) – 为0
byte 1：transaction identifier(低字节) - 为0
byte 2：protocol identifier(高字节) = 0
byte 3：protocol identifier (低字节) = 0
byte 4：length field (高字节) = 0 (因为所有的报文小于256)
byte 5：length field (低字节) = 后面跟随的字节数
byte 6：unit identifier -原从站地址，这里为0
byte 7：modbus 功能码，通过功能码发送通信命令
byte 8 ～：后续的字节数与功能码相关
4 pac3200支持的modbus tcp 功能码
在modbus tcp 的报文中，通过使用功能码请求通信伙伴的数据，如对内部寄存器的读写操作、读输入寄存器、写输出寄存器等。不同的操作使用不同的功能码，如fc1、2、3、4、5、6、7、15、16等，pac3200支持fc2、fc3、fc4、fc6、fc16，在下面将介绍pac3200这些功能码的报文格式：
fc2读输入的位信号：
请求：
byte 0： 功能码，2
byte 1-2： 开始的位地址
byte 3-4：位的个数 (1-2000)
响应：
byte 0: 返回的功能码 2
byte 1: 返回的字节个数 (b=(位的个数+7)/8)
byte 2-(b+1): 位信号的值 (zui低有效位是*个位信号)
fc3读多个寄存器信号：
请求：
byte 0： 功能码，3
byte 1-2： 寄存器开始地址
byte 3-4： 寄存器的个数 (1-125)
响应：
byte 0: 返回的功能码 3
byte 1: 返回的字节个数 (b=2倍寄存器数)
byte 2-(b+1): 寄存器的值
fc4读输入寄存器信号：
请求：
byte 0： 功能码，4
byte 1-2： 输入寄存器开始地址
byte 3-4： 输入寄存器的个数 (1-125)
响应：
byte 0: 返回的功能码 4
byte 1: 返回的字节个数 (b=2倍输入寄存器数)
byte 2-(b+1): 输入寄存器的值
fc6写单个寄存器信号：
请求：
byte 0： 功能码，6
byte 1-2： 寄存器地址
byte 3-4： 寄存器的值
响应：
byte 0: 返回的功能码 6
byte 1-2: 寄存器地址
byte 3-4: 寄存器的值
fc16写多个寄存器信号：
请求：
byte 0： 功能码，10（hex）
byte 1-2： 寄存器开始地址
byte 3-4： 寄存器的个数 (1-100)
byte 5：字节的个数 (b=2倍输入寄存器数)
byte 6-（b＋5） 预置的寄存器值
响应：
byte 0: 返回的功能码 10（hex）
byte 1-2: 寄存器开始地址
byte 3-4: 寄存器个数
注：
一个寄存器为两个字节，上面介绍的首地址为modbus tcp 报文中pdu的首地址。
5 pac3200的地址区
使用不同的功能码可以对pac3200不同的地址区进行操作：
测量变量：例如电压、电流值、输入、输出等变量可以使用fc3和fc4，fc3与fc4功能相
同，两者都可以读。
状态参数：例如限制值0、1、2以及输入0、输出0等位信号，使用fc2可以读出这些信
号。
设定参数：例如连接类型、是否使用电压变送器电压、一次侧电压等，可以使用fc3、fc4进
行读操作，两者功能相同，使用fc16进行写操作。
通信参数：例如ip地址、网关等参数，可以使用fc3、fc4进
行读操作，两者功能相同，使用fc16进行写操作。
信息参数：例如产品的序列号等，可以使用fc3、fc4进行读操作，两者功能相同，使用
fc16进行写操作。
命令参数：例如复位zui大值、zui小值以及能量计数器等参数，使用fc6进行写操作。
6 pac3200侧的配置
使用pac3200集成的以太网通信接口进行modbus tcp通信，需要对接口进行设置，步骤如下：
1）：使用f4（menu） > settings> communication 进入如下界面如图2所示：
图2 通信界面
2）：使用f4（edit）键对选中的条目进行编辑，在通信界面中设定modbus tcp 通信的ip地
址、子网掩码及网关，在“protocol”中选择“tcp”后退出，pac3200侧设置完成。
7 plc侧设置
在plc侧作的设置是为了与pac3200建立tcp连接，以s7-300为例，步骤如下：
1）：在simatic manager中创建一个s7-300的项目，本例中项目名为modbus_tcp。
2）：插入一个s7-300站，从硬件目录中插入cp343-1，本例为cp343-1it，如图3所示：
图3 插入以太网模块
3）：双击cp343-1的pn io 槽，配置ip地址、子网掩码，cp343-1的ip地址必须与
pac3200在一个网段中，否则需要配置路由器地址，如图4所示：
图4 设置cp地址参数
4）：在硬件界面中点击“options”->“configure network”进入网络连接界面，如图5所示：