Modbus协议在智能数据采集系统中的应用.pdf

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1、万方数据Modbus协议在智能数据采集系统中的应用·65·朱宏超，于向军，吕震中(东南大学动力工程系，江苏南京210096)摘要：主要介绍了Modbus通信协议，ActiveX组件技术。给出了单片机RS-485通信电路设计方案。阐述了将Modbus协议封装成可复用的ActiveX控件的方法，以及采用C51语言编写支持Modbus协议的底层设备通信软件的方法。指出了使用中需要注意的问题。关键词：Modbus协议；串口通信；ActiveX；智能仪表中图分类号：TM93；TN91文献标识码：A文章编号：1000—8829(2006)02—0065—

2、03ApplicationofModbusProtocolinIntelligentDataAcquisitionSystemZHUHong—chao，YUXiang-jun，L0Zhen—zhong(DepartmentofPowerEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：ModbusprotocolandActiveXtechnologyareintroduced．TheRS-485interfacecircuitofMCUisalsopresented．T

3、hemethodsofhowtopackageModbusprotocolintorepeatuseableActiveXcontrolandhowtode—signtheslave’ScommunicationprogramunderthecircumstanceofModbuswithC51aredescribed．Keywords：Modbusprotocol；serialcommunication；ActiveX；intelligentinstrument智能数据采集系统由上位机(工控机)和智能监测单元两部分组成。智能监测单元(以下简

4、称前端)是独立开发的现场数据采集设备，它采用AT89C52作为微控制器，可以对多达20个通道的模拟量信号(热电偶、热电阻、4—20mA电流信号)进行分组采集，同时可以通过内置的公式进行相应的二次计算得出风粉浓度等软测量结果。前端的运算参数以及采集的信号都需要与远处工控机交互，并且要求具备小规模组网能力。因此一套可靠、成熟且易于实现的通信协议是本系统稳定运行的关键。由于该数据采集系统传送的数据量并不大，所以基于RS-485的Modbus协议是一个较好的选择。1Modbus通信协议Modbus协议采用主从(Master／Slave)工作方式，允许

5、一台主机和多台从机通信，每台从机地址由用户设定，地址范围为1～255。通信采用命令／应答方式，每一种命令帧都对应一个应答帧。命令帧由主机发出，所有从机都将收到报文，但只有被寻址的从机才会响应相应命令，返回相应的应答签帧。如果报文中寻址地址为0则视为全局广播，所有主机把它当一条命收稿日期：2005—06—09作者简介：朱宏超(1981一)，男，福建建瓯人，硕士研究生，主要研究方向为热工过程数据采集与智能测控。令执行，不返回应答帧。标准的Modbus协议有两种传输方式：ASCII模式和RTU模式。在ASCII模式下，消息中的每个8B都作为两个AS

6、CII字符发送，采用纵向冗长检测(LRC)校验。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1S而不产生错误。在RTU模式下，采用字节数据传输、CRC校验。这种方式的主要优点是，在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。RTU模式的消息结构如表1所列。对于主控制器，消息发送至少要以3．5个字符时间的停顿间隔开始，如表1的T1一亿一耶一T4所示。当第一个字节接收到后，每个设备都判断是否发往自己的。在最后一个传输字符之后，又一个至少3．5个字符时间的停顿标定了一帧消息的结束。此时，对收到消息的地址、功能码、数据段进行CRC校验。倘若校验

7、结果与消息包含的CRC校验码吻合，则表示通信正常，否则返回例外代码(exceptionresponse)，表示此帧通信存在错误，通知主机重发命令帧。表1RTU模式的消息结构墅塑些些垫丝旦墼塑壁璺坚璺塑堕笙壅Tl一

8、12-T3一T4lBlB2}rtB2BT1．T2一r13．T42系统配置上位工控机通过在COM口上串接MOXAA51带光电隔离的RS-232／485转换模块以添加RS-485通信万方数据·66·《测控技术))2006年第25卷第2期口。由于Modbus是通用协议，不仅适用于本系统，也同样适用于其他任何采用该协议的设备，因此笔者使用基

9、于COM的ActiveX技术封装Master侧的Modbus协议，为上位机提供可重复使用的软件模块。前端通信接口选用的芯片是MAXl480(图1)，它是内部集成了收