CN218352516U

CN218352516U - 一种ModbusRTU测试系统

Info

Publication number: CN218352516U
Application number: CN202222583458.7U
Authority: CN
Inventors: 张小杰; 刘晓宇; 杨峰; 冯禹; 宋刚; 刘涛涛; 凌刚; 杨森; 王涛; 刘杰
Original assignee: Beijing MTR Construction Administration Corp
Current assignee: Beijing MTR Construction Administration Corp
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2023-01-20
Anticipated expiration: 2032-09-28

Abstract

本实用新型涉及测试技术领域，提供一种ModbusRTU测试系统，包括：待测装置，设有数字信号端口、模拟信号端口和通讯端口；测试主机，测试主机的通讯端与通讯端口电连接；校准仪，校准仪与模拟信号端口电连接；仿真器，仿真器与数字信号端口电连接。本实用新型提供的ModbusRTU测试系统，通过在适于运行ModbusRTU通讯协议的待测装置上的设置数字信号端口、模拟信号端口和通讯端口，使得在工作过程中，仿真器输入数字信号，校准仪输入模拟信号，利用测试主机建立通讯连接，通过数据交互，检测被测设备的功能是否存在异常。对故障进行精确定位。

Description

一种ModbusRTU测试系统

技术领域

本实用新型涉及测试技术领域，尤其涉及一种ModbusRTU测试系统。

背景技术

ModbusRTU系统相对复杂，一但发生故障，很难直观判断，需要进行故障原因分析，确定故障是由硬件引起(包括上位主机及下位各监控子站)，还是控制软件引起，或是通讯线缆及网络器件等引起，从而进行有针对性的维修，使系统恢复正常。

目前，地铁行业没有适用于ModbusRTU设备功能检测的通用测试装置，如果设备出现故障，维护人员只能根据经验对相关设备进行逐一排查，而缺乏有效的检测措施，对故障进行精确定位。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种ModbusRTU测试系统，用于解决ModbusRTU设备出现故障，维护人员只能根据经验对相关设备进行逐一排查，而缺乏有效的检测措施，难以对故障进行精确定位的问题。

本实用新型实施例提供一种ModbusRTU测试系统，包括：

待测装置，适于运行ModbusRTU通讯协议，设有数字信号端口、模拟信号端口和通讯端口；

测试主机，所述测试主机的通讯端与所述通讯端口电连接；

校准仪，所述校准仪与所述模拟信号端口电连接；

仿真器，所述仿真器与所述数字信号端口电连接。

根据本实用新型一个实施例提供的ModbusRTU测试系统，所述ModbusRTU测试系统还包括：

电源，所述电源设有第一接口和第二接口，所述第一接口与所述待测装置电连接，所述第二接口与所述仿真器电连接。

通讯卡，所述通讯卡的第一端连接在所述测试主机的通讯端，所述通讯卡的第二端通过通讯电缆与通讯端口连接。

根据本实用新型一个实施例提供的ModbusRTU测试系统，所述通讯卡为USB/RS485通讯卡或RS232/RS485通讯卡。

根据本实用新型一个实施例提供的ModbusRTU测试系统，所述通讯卡的第一端设有USB接口，所述通讯卡的第二端设有第一信号触点和第二信号触点，所述通讯电缆与所述第一信号触点和所述第二信号触点电连接。

根据本实用新型一个实施例提供的ModbusRTU测试系统，所述通讯卡的第二端还设有屏蔽触点、第一输出电压触点、控制触点、数据参考触点、供电触点、第二输出电压触点和协议触点。

根据本实用新型一个实施例提供的ModbusRTU测试系统，所述通讯电缆的截面积为0.3mm2至1.0mm2。

根据本实用新型一个实施例提供的ModbusRTU测试系统，所述仿真器设有拨断开关，所述拨断开关设有第一工位和第二工位；

在所述第一工位，所述仿真器通过所述第二接口与所述电源连接，所述仿真器输出第一电平的数字信号；

在所述第二工位，所述仿真器通与所述电源断开，所述仿真器输出第二电平的数字信号，所述第一电平的电压大于所述第二电平的电压。

根据本实用新型一个实施例提供的ModbusRTU测试系统，所述校准仪用于输出4-20mA以及0-5V的模拟信号。

根据本实用新型一个实施例提供的ModbusRTU测试系统，所述测试主机包括：台式计算机或笔记本电脑中的一种。

本实用新型提供的ModbusRTU测试系统，通过在适于运行ModbusRTU通讯协议的待测装置上的设置数字信号端口、模拟信号端口和通讯端口，利用测试主机的通讯端与通讯端口电连接，校准仪与模拟信号端口电连接，仿真器与数字信号端口电连接，使得在工作过程中，仿真器输入数字信号，校准仪输入模拟信号，利用测试主机建立通讯连接，通过数据交互，检测被测设备的功能是否存在异常。对故障进行精确定位。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的ModbusRTU测试系统；

附图标记：

100、待测装置；1001、数字信号端口；1002、模拟信号端口；1003、通讯端口；200、测试主机；300、校准仪；400、仿真器；500、电源；600、通讯卡；700、通讯电缆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本实用新型实施例提供一种ModbusRTU测试系统，如图1所示，该ModbusRTU测试系统包括：待测装置100、测试主机200、校准仪300和仿真器400。

其中，待测装置100适于运行ModbusRTU通讯协议。Modbus是一种串行通信协议，是由Modicon公司于1979年为使用可编程逻辑控制器(PLC)通信而发表，是现代工业中电子设备之间常用的连接方式。Modbus协议包括RTU、ASCII、TCP几种形式，其中ModbusRTU较为常用，目前地铁有很多设备采用ModbusRTU协议通讯。Modbus协议采用master/slave架构的协议，Modbus主机通过通讯网络实时采集Modbus子站的运行状态信息，由人机界面输出显示。同时主机根据采集到的信息进行运算，输出控制指令经通讯网络传输至子站，并由子站执行相应的控制程序，由此实现整个系统的自动运行控制。

待测装置100设有数字信号端口1001、模拟信号端口1002和通讯端口1003。数字信号端口1001用于接收数字信号，模拟信号端口1002用于接收模拟信号，通讯端口1003用于与外接设备建立通讯连接。

测试主机200用于与待测装置100建立通讯连接，测试主机200的通讯端与通讯端口1003电连接。校准仪300用于发送模拟信号，校准仪300与模拟信号端口1002电连接。仿真器400用于发送数字信号，仿真器400与数字信号端口1001电连接。

本实施例中，该ModbusRTU测试系统主要用于地铁Modbus设备(待测装置100)维修后的功能检测，并可用于现场故障检测，协助维修人员快速对故障进行定位。

该ModbusRTU测试系统集成了Modbus测试软件(Modbus Poll)及组态软件(HMIBuilder)。具体而言，测试主机200能读取待测装置100每一输入通道的状态及状态变化，待测装置100接收到上位机指令，控制每一输出通道执行相应的动作，于此同时对测试主机200和待测装置100通讯过程进行检测，保证无失败记录。工作过程中，测试主机200装置通过编程，能够模拟ModbusRTU系统上位机，仿真器400输入数字信号，校准仪300输入模拟信号，测试主机200与待测装置100建立通讯连接，通过数据交互，检测待测装置100的功能是否存在异常。

本实用新型提供的ModbusRTU测试系统，通过在适于运行ModbusRTU通讯协议的待测装置100上的设置数字信号端口1001、模拟信号端口1002和通讯端口1003，利用测试主机200的通讯端与通讯端口1003电连接，校准仪300与模拟信号端口1002电连接，仿真器400与数字信号端口1001电连接，使得在工作过程中，仿真器400输入数字信号，校准仪300输入模拟信号，利用测试主机200建立通讯连接，通过数据交互，检测待测装置100的功能是否存在异常。对故障进行精确定位。本实用新型提供的ModbusRTU测试系统体积小巧，重量轻，测试功能齐全，操作简单实用。本实用新型提供的ModbusRTU测试系统可对维修后ModbusRTU设备进行全功能测试，也可用于ModbusRTU测试系统现场故障检测，提高维修效率，缩短维修工时，完善设备维修测试环节。

需要说明的是，测试主机200包括：台式计算机或笔记本电脑中的一种。利用台式计算机或笔记本电脑可完成与待测装置100的数据交互。根据用户需求，测试主机200还可采用其它电子设备，例如手机、平板等设备，利用有线或无线的方式与待测装置100建立通讯连接。

基于上述实施例，在一个示例中，如图1所示，ModbusRTU测试系统还包括：电源500。电源500采用直流稳压电源，电源500设有第一接口和第二接口，第一接口与待测装置100电连接，第二接口与仿真器400电连接。电源500通过第一接口用于待测装置100的供电，电源500通过第二接口用于仿真器400的供电。

根据需要，该电源500还可设置更多供电接口，以便于对不同待测装置100进行供电，满足用户不同的需求。

在一个示例中，如图1所示，ModbusRTU测试系统还包括：通讯卡600。通讯卡600的第一端连接在测试主机200的通讯端，通讯卡600的第二端通过通讯电缆700与通讯端口1003连接。

其中，通讯卡为USB/RS485通讯卡或RS232/RS485通讯卡。通讯电缆700为屏蔽软电缆，采用2×0.5mm2电缆制作而成，通讯电缆700的截面积为0.3mm2至1.0mm2。

本实施例中，通讯卡600的第一端设有USB接口，通讯卡600通过该USB接口与测试主机200的通讯端连接，通讯卡600的第二端设有第一信号触点和第二信号触点。通讯电缆700与第一信号触点和第二信号触点电连接。

具体而言，通讯卡的第二端共设有屏蔽触点、第一输出电压触点、第一信号触点、控制触点、数据参考触点、供电触点、第二输出电压触点、第二信号触点和协议触点。

其中，屏蔽触点对应RS485逻辑地，第一输出电压触点对应24V返回，第一信号触点对应信号B(RxD，TxD+)，供电触点对应5V，第二输出电压触点对应24V输出，第二信号触点对应信号A(RxD，TxD-)，协议触点对应协议选择。

在一个示例中，如图1所示，仿真器400设有拨断开关，拨断开关设有第一工位和第二工位。

在拨断开关处在第一工位的情形下，仿真器400通过第二接口与电源500连接，仿真器400输出第一电平的数字信号。在拨断开关处在第二工位的情形下，仿真器400通与电源500断开，仿真器400输出第二电平的数字信号，第一电平的电压大于第二电平的电压。也即当拨断开关接通后，对应的输入通道电压由低电平转换为高电平，表示该通道的输入信号有效。

此外，仿真器400还可用其他型号的开关替代，可根据待测装置100的额定输入电压来选择电源500的电压等级。

校准仪300用于输出4-20mA以及0-5V的模拟信号。本实施例中，校准仪300可使用校准仪300来产生4-20mA或0-5V标准信号接入该通道进行测试，其它实施例中也可使用电位器来产生可调的电压或电流信号来进行模拟。

在一个具体地实施例中，ModbusRTU测试系统能够对各种适于运行ModbusRTU通讯协议的待测装置100进行检测

使用前需针对不同型号的待测装置100，进行相应的设置及编程，具体操作如下：

1)分析被测设备的通讯协议

以地铁供电系统四遥单元(型号：ARTU-K32)为例，该待测装置100为32路开关量信号采集器，用于监视供电断路器的分/合闸状态，并经ModbusRTU总线反馈至供电SCADA系统监视。该设备的ModbusRTU地址为13，通讯波特率为9600，8位数据位，1位停止位。根据ARTU-K32型四遥单元技术规格书，该设备共有32路开关量输入通道，每一路开关量输入通道对应1个Modbus寄存器，用于存储该通道输入信号的状态。其中第1路输入状态存在Modbus地址为000000寄存器中，第2路输入状态存在000001中，以此类推，第32路输入状态存在000031中。

根据以上分析，可在工装的测试主机200进行设置，需要测试主机200与待测装置100交互的Modbus通讯变量寄存器。例如，在测试主机200HMIBuilder软件中编程，设计好测试界面，并建立与寄存器变量的动画连接。建立测试主机200与待测装置100(四遥单元)的通讯连接。

测试过程中，如图1所示连接ModbusRTU测试系统，先操作仿真器400，如任意一路输入信号有效时，测试主机200的测试界面中对应回路均能显示正常动作，则表示待测装置100功能测试正常。如测试主机200某一回路测试不通过，则表明该待测装置100存在故障，需要继续维修。

以此同时，测试主机200能够通过ModbusRTU通讯总线正常读取电池巡检模块的输入数值，并在主机的测试界面中正常显示；每块电池显示电压与电池巡检模块的实际输入电压相同。测试主机200能够通过ModbusRTU通讯总线正常读取开关量采集模块的输入变化，当将开关量采集模块的I3连接的开关闭合时，在测试主机200的测试界面中能够显示旁路工作状态闭合。

测试主机200能够通过ModbusRTU通讯总线正常读取交流采集模块的输入变化，当将交流采集量采集模块的逆变电压接入后，在主机的测试界面中能够显示实际逆变电压值。并且将测试主机200与待测装置100通讯连接后，测试主机200界面能够监视通讯过程，统计记录实际的通讯成功次数与通讯失败次数。

此外，该ModbusRTU测试系统可使用HMIBuilder软件编写测试程序，对地地铁线路的采用ModbusRTU通讯协议的控制设备进行通讯读写功能测试。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims

1.一种ModbusRTU测试系统，其特征在于，包括：

测试主机，所述测试主机的通讯端与所述通讯端口电连接；

校准仪，所述校准仪与所述模拟信号端口电连接；

仿真器，所述仿真器与所述数字信号端口电连接。

2.根据权利要求1所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述ModbusRTU测试系统还包括：

3.根据权利要求1所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述ModbusRTU测试系统还包括：

4.根据权利要求3所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述通讯卡为USB/RS485通讯卡或RS232/RS485通讯卡。

5.根据权利要求3所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述通讯卡的第一端设有USB接口，所述通讯卡的第二端设有第一信号触点和第二信号触点，所述通讯电缆与所述第一信号触点和所述第二信号触点电连接。

6.根据权利要求5所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述通讯卡的第二端还设有屏蔽触点、第一输出电压触点、控制触点、数据参考触点、供电触点、第二输出电压触点和协议触点。

7.根据权利要求5所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述通讯电缆的截面积为0.3mm²至1.0mm²。

8.根据权利要求2所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述仿真器设有拨断开关，所述拨断开关设有第一工位和第二工位；

9.根据权利要求1-8中任一项所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述校准仪用于输出4-20mA以及0-5V的模拟信号。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的ModbusRTU测试系统，其特征在于，所述测试主机包括：台式计算机或笔记本电脑中的一种。