EDI技术在现代物流管理中的应用
2007年 第4期
仪表技术与传感器
Instrument Technique and Sensor2007
No14
Modbus通讯协议在阀门电动装置测试系统中的应用
邵志学1,刁修睦2,王金全1,单黎黎1
(1.解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京 210007;2.山东省潍坊学院,山东潍坊 261061)
摘要:文中给出了基于Modbus协议的阀门电动装置测试系统,说明了测试系统的硬件构成、测试软件的相关设计和开发以及Modbus协议的实现。主要介绍了Modbus通讯协议的技术要点、。关键词:Modbus协议;电动装置测试系统;CRC校验
中图分类号:TN915.04 文献标识码:A 文章编号:1002-(04-ApplicationofModbusProtocolUsedMeasurementSystem
SHAODIAOX,W2quan1,SHANLi2li1
(1.EngineeringInstituteofE,&Tech.,Nanjing210007,China;2.WeifangCollege,Weifang261061,China)
Abstract:ValvesystembasedonModbusprotocolwasbroughtforward,includinghardwarestructure,designanddevelopmentsandapplicationofmodusprotocol.Hearttechnology,programdesignanderrorverifyofmodbusproto2
colweremainlyintroduced.
Keywords:Modbusprotocol;deviceelectricmeasurementsystem;CRCverify0 引言
quipment),负责实现对远端电动装置性能检测系统的检测数据
在许多实时监测系统中,经常需要接收距离较远的测控点数据,如何快速可靠地实现数据的远程传输是这些监测系统必须解决的问题。在监测现场,为了降低系统的成本,往往采用单片机系统作为数据采集和记录单元;在中央控制中心,常常利用PC机来完成人机会话及与监测现场的通信。通讯协议的选择与运用是实现现场可靠通信的关键。
采用Modbus协议实现了阀门电动装置测试系统的远程实时通讯。测试系统的下位机是以32位的ARM单片机
(LPC2214)为CPU,CPLD(XC95216)扩展I/O口对外围器件如加
进行判别、存储等。PC机通过485通讯电缆与远端电动装置性能检测系统相连,其传输速率为9600bit/s,端口数据传输速率可根据系统需要设为1200～19200bit/s[1].
载电机、卸载电机、光电编码器和A/D转换器进行控制的单片机系统,并有键盘进行数据输入和液晶屏显示各功能界面,以及打印机打印测试合格产品的性能参数记录。上位机的管理平台则基于VisualBasic6.0。此系统通过对产品的性能参数进行检测,严格避免不合格产品出厂,提高产品质量,增强了产品的市场竞争力。
通讯系统以生产现场的屏蔽双绞线为通讯媒介,上位机与下位机基于Modbus通讯协议实现远程实时通讯,取得了满意效果。
1 测试系统的硬件组成及工作原理1.1 测试系统的结构组成
图1 阀门电动装置测试系统下位机结构图
各远端电动装置性能检测系统通过光电编码器和A/D转换器对现场设备的性能参数进行数据采集,采用MAX1480芯片与PC机进行数据传输,并通过CPLD实现数据输入和输出开关量,从而实现对现场设备的控制和参数测量。电动装置性能检测系统还有复位、故障报警,芯片正常工作检测等系统。
通讯系统是以控制中心PC机和远端单片机控制系统通过
485通讯电缆以同频异步半双工方式进行数据信息传输,PC机
系统由控制中心和多个远程单元RTU(RemoteTerminalU2
nite)组成。控制中心由上位机和RS-232/485转换器组成,下
通过串口发送令牌到远端单元,远端单元收到自己的令牌后发送数据到PC机,PC机收到数据后回送正确信息。从而实现控制中心对远端设备的控制和数据采集。
2 通讯程序的设计与实现2.1 通讯协议
位机是以ARM单片机为核心的电动装置性能检测系统,下位机结构组成如图1所示。
1.2 工作原理
控制中心作为系统的数据终端设备DTE(DataTerminalE2
收稿日期:2006-05-12 收修改稿日期:2006-12-21
系统采用了Modbus协议,Modbus通讯方式采用主从方式
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InstrumentTechniqueandSensor
Apr12007
的查询-响应机制,只有主站发出查询时,从站才能给出响应,从站不能主动发送数据。主站可以向某个从站发出查询,也可以向所有从站广播信息。从站只响应单独发给它的查询,而不响应广播消息[2]。
2.1.1 Modbus协议传送方式
Modbus通讯协议有2种传送方式:RTU方式和ASCII方式。RTU模式:当控制器设为在Modbus网络上以RTU(远程终端单
收到令牌后,对照令牌的地址号与该单元地址进行判断,得知令牌是该单元的
,此时总线处于接收数据状态。此单元开始发送信息,发送的信息共158个字节。第1个字节和第2个字节分别表示起始标志符和命令符,第3个字节表示数据个数,第4个到第157个字节表示采集的测试数据和CRC校验值,最后一个字节表示结束标志符。如果地址不符,则将令牌转发到下一单元。
2.2 元)模式通信,在消息中的每个8bit字节包含2个4bit的十六进制字符。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。ASCII模式:当控制器设为在Mod2bus网络上以ASCII(美国标准信息交换代码)模式通信,,基于软件
,上位机通讯子程序流程图以及
2、图3所示。
中的每个8bit字节都作为2个ASCII[3]2.1.2 ModbusModbus,而
。它描述了一站点请求访问其他站点的过程,如何回应来自其他站点的请求,以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式,在一个Modbus网络上各站点的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。使用ASCII模式时,消息以冒号字符
(ASCII码3AH)开始,以回车换行符结束(ASCII码0DH,0AH)。
其他域可以使用的传输字符是十六进制的0～9,A～F.网络上的设备不断侦测“:”字符,当有一个冒号接收到时,每个设备都解码下个域(地址域)来判断是否发给自己的。消息中字符间发送的时间间隔最长不能超过1s,否则接收的设备将认为传输错误。一个典型消息帧如下所示:
:地址功能代码数据数量数据1…数据NLRC高字节LRC低字节回车
控制中心上位PC机始终在循环发送令牌,当远端单元接
换行
收到与本机地址相同的令牌时,置接收数据标志,接收到自己的令牌后,远端单元开始上传数据到上位PC机,与此同时PC机停止发送令牌并处于接收数据状态,等到接收数据完毕并检验数据合格后发送确认命令到此远端单元,如果没收到数据或数据不合格,发送错误标志到此远端单元。如果收到的令牌与本机地址不同时,程序返回中断入口处,继续执行其他操作。这样可保证远端单元把数据准确地发送到上位PC机。