一种基于modbus协议的工业控制系统设计

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1、第1期机械设计与制造2011年1月MachineryDesign＆Manufacture1文章编号：1001-3997（2011）01-0001-03设一种基于MODBUS协议的工业控制系统设计*计与计程杨刘学平占涛算（清华大学深圳研究生院，深圳518055）DesignofanindustrialcontrolsystembasedonMODBUSprotocolCHENGYang，LIUXue-ping，ZHANTao（GraduateSchoolatShenzhen，TsinghuaUnive

2、rsity，Shenzhen518055，China）【摘要】设计了基于MODBUS协议的主从控制系统，采用触摸屏与单片机通过RS232串口通信。扩展了单片机系统外围电路，由数字输入、数字输出、温度测量等模块组成，编写了上下位机测试程序，实现了电机控制，温度测量等功能。该系统可广泛应用于小型工业设备控制，具有很好的可移植性和经济性。关键词：单片机；触摸屏；MODBUS协议；工业控制【Abstract】Designama

3、ster-slavecontrolsystembasedonMODBUSprotocolwhichisusedfortheRS232serialcommunicationbetweenHMIandMCU.ExpandtheoutercircuitfortheMCUwhichcontainsdigitalinput，digitaloutput，temperaturemeasurementmodules.WritetestprogramforHMIandMCUtore－alizethesystemfunctionsucha

4、smotorcontrolandtemperaturemeasurement.Thissystemcanbewidelyusedinthesmallindustrialcontrolequipmentsanditisgoodatportabilityandeconomy.Keywords：MCU；HMI；MODBUS；Industrialcontrol中图分类号：TH16文献标识码：A1引言协议映射能够在应用数据单元（AdditionalDataUnit

5、ADU）上引入一些附加域，通用MODBUS命令帧，如图1所示。现代工业控制中PLC与触摸屏的控制系统被广泛应用，但是PLC成本比较高，与之相比单片机在经济性上优势十分明显。加之ADU目前大部分的触摸屏在支持PLC的同时也支持MODBUS协议，这附加地址功能码数据区差错校验就使触摸屏与单片机的控制系统成为可能，这种系统结构简单，性PDU能稳定，成本低廉，适合于一些信息量不大的工业控制系统。图1通用MODBUS帧2ModBus协议简介Fig.1GeneralMODBUSframe2.1概述2.3通信过程MODBUS协议描述了一个控制器请求

6、访问其它设备的过MODBUS的实质是一种主从应答的通讯协议，其通讯遵循程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录，制以下过程，主机准备请求并向从机发送请求；从机接收主机请求定了消息域格式和内容的公共格式。当在一个MODBUS网络上后进行校验，然后处理，并向主机发送回复；如果出现差错，从机通信时，此协议决定了每个控制器必须知道自己的设备地址，根将返回一个异常的功能码。据地址识别消息的归属，决定执行何种功能。如果需要回应，控制2.4MODBUS协议与单片机通信特点器将生成报文并以MODBUS协议帧方式发送报文。MODBUS协议

7、最初为PLC通信而设计，它通过24种总线MODBUS协议可以在串行链路、TCP/IP、网关中进行传输，命令实现PLC与外界的信息交换。这些总线命令对应的通信功标准的MODBUS控制器使用RS-232实现串行通讯，具有两种能主要包括AI/AO、DI/DO的数据传送。应用于单片机系统的时通讯方式，分别为ASCII模式和RTU模式。ASCII模式将一个字候，其实只需要几条指令就能完成对单片机的IO口、寄存器的读节中的两个16进制数以其ASCII码字符值发送，RTU模式则直写，实现数据的传输。单片机中数据都以16进制进行处理，显然接采用16进

8、制发送。MODBUS协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式主要采用LRC校验，RTU模直接以16进制数据传输的RTU模式更适合于单片机控制系统。式主要采用16位CRC校验。3系统总体设计2.2数