基于modbus协议的电火花控制系统

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1、基于Modbus协议的电火花控制系统摘要：提出了一套基于Modbus协议的总线控制系统，分析了Modbus协议的特点，介绍了Modbus协议的内容及通信过程，给出了系统的软件实现方法，包括系统流程图及部分校验代码。关键词：Modbus，现场总线，电火花，RTU0.前言　　国内的大多数电火花设备由于实时性等方面的要求，控制系统均是基于dos环境设计，这种系统能满足电加工的基本要求，但也大大影响了人机交互的改进以及远程通信等现代控制的要求;模块化结构可裁减性强，便于满足不同用户的需求，是系统深入发展的良好基础;专业化的信号采集设备及检测装置成为系统稳定和可靠运行的保障;应用

2、网络技术，可做到信息处理综合化，智能化;与此同时，VB、VC以及各种组态软件的发展为人机界面及总线控制的发展的提供了良好的开发环境，使我们能够设计出更为合理及人性化的系统。本文试图将现场总线理论应用于电火花加工机床，并最终通过使用Modbus协议实现各设备之间的互联。[4]　　现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式，数字化，多点通信的底层控制网络。[5][6]在整个工厂的控制网络中，现场总线处于重要的基础地位。1.控制系统结构　　1.1系统基本结构　　现场总线控制系统一般采用上位计算机结合下位智能仪表来实现控制

3、功能。在本系统中，由于系统的检测装置简单易用，因此采用微控制器来读取信号并最终传输给上位机。一般来说，总线系统主要包括变送器，总线和检测站。在本套系统中，微控制器和检测装置成为智能仪表即变送器，它作为从机使用，但确是系统的核心部件，而上位机即检测站主要完成人机交互的任务以及一些优化、复杂计算和控制的功能。个性化的人机界面以及标准化的总线结构设计，可方便的扩展系统的控制功能。　　整套系统结构图如图1所示，系统最主要包括一个服务器，一台pc机，三个微控制器及相关检测设备。图1系统结构图　　这几层的工作主要包括：　　1.最底层为数据采集层，需要从现场采集实时的数据，比如油温，

4、油面高度等。三个微控制器作为现场控制层的核心器件，每个被赋予唯一的本机地址用以识别身份。微控制器即变送器也是整个系统的核心设备，其作用主要是采集间隙电压，液位油温，限位报警，手控盒控制等实时数据，自动实现伺服控制，自动灭火，风扇开关，定时抬刀等功能，并同时将数据输出到modbus现场总线测控网络。　　2.现场控制层的任务是将所有的加工状态通过双脚电缆送至控制室的监控计算机，组成现场总线网络，而在此网络中，所有传输的信息均遵循modbus协议。Modbus现场总线将现场变送器和检测站连接成一个测控网络，实现电火花加工的监测计量与管理。　　3.工厂监控层安装人机界面软件，负

5、责监视所有加工参数即电规准，以及所有相关数据的显示及键盘输入信息处理等人机交互过程。pc机作为监控计算机，通过以太网连接到远程管理中心，实现向上进行网络运行;监控计算机可以安装moden，通过现场进行单击操作。　　4.最上层为远程管理层，可以由以太网，top等局域网段组成，一般设服务器，pc机与服务器之间通过以太网卡，网关相连，也可通过路由器连接至广域网。服务器是系统的外扩部分，可以选用。　　1.2物理实现　　目前，可以通过下列三种方式实现Modbus通信：以太网上的TCP/IP;各种介质（有线：EiA/TIA-232-F、EIA-422、EIA/TIA-485-A;光

6、纤、无线等）上的串行链路上传输;ModbusPLUS，一种高速令牌传递网络。选择何种实现方式主要是依据他所连接的设备所处的地位。一般采用标准的232口即可，但由于计算机上的rs232传送的距离不超过30m，因此可以选用485接口。除此之外，422口也为标准串行数据接口，表1列出了他们之间的主要差别。本套系统采用了隔离的RS-485通信方式来提供对Modbus的硬件支持。表1有线介质传输性能对比表　　Modbus系统是一种主从网络，容许一个计算机和一个或多个从机通信。当在Modbus网络上通信时，每个控制器都有自己的设备地址，主机识别按地址发来的消息，并决定要产生何种行动

7、。当在其他网络上传输时，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。此时，控制器既可以作为主设备也可以作为从设备,但不能两者同时兼备。　　根据各种设备的不同接口，总线上还可以串联打印机等设备，也可以将这些设备直接连接至监控计算机的打印机端口或USB口，实现通信。　　芯片要根据所接收的信息进行选择，如果是数字量，则最常见的单片机或pic微控制器等均可选用，如果是模拟量如间隙电压，则要选择带模拟端口的芯片。　　电缆选择可以根据所选择的传输通道及距离来确定，这里选用的是带屏蔽的双绞电缆。2Modbus协议　　Modbus协议是