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皮带撕裂检测系统 - ModbusTCP协议文档
版本信息
当前版本：v1.1.0 文档状态：正式发布
| 版本号 | 修订日期 | 修订人 | 修订说明 |
|---|---|---|---|
| v1.1.0 | 2025-11-30 | - | 调整寄存器地址 将复位命令移至第一个寄存器，便于后续扩展 |
| v1.0.0 | 2025-11-25 | - | 初始版本，定义基础报警和复位功能 |
1. 概述
本文档描述了皮带撕裂检测系统与PLC系统通过ModbusTCP协议进行数据交互的简化规范。系统提供撕裂报警信息和手动复位功能。
2. 系统架构
- 服务器端：皮带撕裂检测系统
- 客户端：PLC或外部控制系统
- 通信协议：ModbusTCP
- 默认端口：502
3. 寄存器地址分配
| Modbus地址 | 寄存器名称 | 类型 | 读/写 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 40001 | 复位命令 | UInt16 | 读/写 | 写入1执行复位，清除报警 |
| 40002 | 撕裂报警标志 | UInt16 | 只读 | 0=无报警，1=撕裂报警 |
| 40003 | 最大长度 | UInt16 | 只读 | 撕裂最大长度值(mm) |
| 40004 | 最大宽度 | UInt16 | 只读 | 撕裂最大宽度值(mm) |
| 40005 | 最大撕裂ID | UInt32 | 只读 | 最大撕裂对应的ID 占用2个寄存器，40005-40006 |
4. 工作原理
4.1 报警流程
- 系统检测到撕裂时，40002寄存器自动置为1
- 同时更新40003（最大长度）、40004（最大宽度）和40005-40006（最大撕裂ID）数据
- 报警状态会一直保持，直到手动复位
4.2 复位流程
- PLC向40001寄存器写入值1
- 系统执行复位操作：
- 清除40001复位命令（置为0）
- 清除40002报警标志（置为0）
- 清除40003和40004数据（置为0）
- 清除40005-40006最大撕裂ID（置为0）
- 重置内部检测状态
- 系统恢复正常监测状态
5. 功能码支持
| 功能码 | 描述 | 支持情况 |
|---|---|---|
| 0x03 | 读取保持寄存器 | 支持 |
| 0x06 | 写单个寄存器 | 支持(仅40001复位寄存器) |
| 0x10 | 写多个寄存器 | 支持(仅40001复位寄存器) |
6. 使用示例
6.1 读取报警状态
请求：
功能码: 0x03 (读取保持寄存器)
起始地址: 40001
寄存器数量: 6
响应示例（有报警）：
- 40001: 0x0000 (复位命令)
- 40002: 0x0001 (报警)
- 40003: 0x0032 (长度50mm)
- 40004: 0x000A (宽度10mm)
- 40005: 0x0000 (撕裂ID高16位)
- 40006: 0x2710 (撕裂ID低16位，ID=10000)
6.2 复位报警
请求：
功能码: 0x06 (写单个寄存器)
寄存器地址: 40001
寄存器值: 0x0001
响应：
功能码: 0x06
寄存器地址: 40001
寄存器值: 0x0001 (确认写入成功)
复位完成后再次读取：
请求：
功能码: 0x03 (读取保持寄存器)
起始地址: 40001
寄存器数量: 6
响应示例（复位后）：
- 40001: 0x0000 (复位命令已清除)
- 40002: 0x0000 (无报警)
- 40003: 0x0000 (数据已清除)
- 40004: 0x0000 (数据已清除)
- 40005: 0x0000 (ID已清除)
- 40006: 0x0000 (ID已清除)
7. 注意事项
- 报警保持特性：报警标志(40002)一旦置位，只能通过写入复位寄存器(40001)来清除，不会自动复位
- 数据单位：长度和宽度数据单位为毫米(mm)，范围0-65535
- 复位操作：只有40001寄存器支持写操作，写入其他地址将返回异常
- 复位值：向40001写入任何非零值都会触发复位操作，建议统一使用1
- 读取频率：建议PLC以100ms-500ms的周期轮询读取40002寄存器监测报警状态
- 数据有效性：仅当40002=1时，40003、40004和40005-40006的数据才有意义
- 撕裂ID格式：最大撕裂ID是32位整数，占用2个寄存器（40005为高16位，40006为低16位），采用大端字节序
- 扩展性设计：复位命令位于第一个寄存器(40001)，便于后续在末尾扩展更多数据字段而不影响核心功能
8. 错误处理
系统可能返回以下Modbus异常码：
| 异常码 | 描述 | 常见原因 |
|---|---|---|
| 0x01 | 非法功能码 | 使用了不支持的功能码 |
| 0x02 | 非法数据地址 | 访问了未定义的寄存器地址 |
| 0x03 | 非法数据值 | 写入了不合法的数据值 |
| 0x04 | 从设备故障 | 检测系统内部故障 |
9. 典型应用场景
场景1：PLC监控报警
循环执行：
1. PLC定时读取40002寄存器（报警标志）
2. 如果40002=1，读取40003、40004和40005-40006获取撕裂尺寸和ID
3. PLC触发声光报警
4. 操作员检查现场后，通过HMI按钮触发复位
5. PLC向40001写入1执行复位
场景2：自动记录报警历史
循环执行：
1. 检测到40002从0变为1
2. 立即读取40003、40004和40005-40006
3. 记录时间戳、撕裂尺寸和撕裂ID数据
4. 等待手动复位指令
5. 执行复位后继续监测
10. 地址映射说明
| 寄存器描述地址 | Modbus协议地址 | 实际寄存器地址 |
|---|---|---|
| 40001 | 功能码0x03/0x06, 地址0 | 内部地址0 |
| 40002 | 功能码0x03, 地址1 | 内部地址1 |
| 40003 | 功能码0x03, 地址2 | 内部地址2 |
| 40004 | 功能码0x03, 地址3 | 内部地址3 |
| 40005 | 功能码0x03, 地址4 | 内部地址4 |
| 40006 | 功能码0x03, 地址5 | 内部地址5 |
注意：Modbus协议中实际使用的寄存器地址需要减去40001，例如访问40001时使用地址0，访问40006时使用地址5。