C_编程实现Modbus通信协议.docx

Ｃ＃编程实现Ｍｏｄｂｕｓ通信协议崔晶，徐晓光，倪康，夏雯娟（安徽工程大学电气工程学院，安徽芜湖２４１０００）摘要：运用Ｃ＃编程语言开发了Ｍｏｄｂｕｓ通信系统，实现温湿度采集。系统下位机采用具有Ｍｏｄｂｕｓ通信功能的温湿度检测模块，多个模块通过ＲＳ４８５总线连接，并通过ＲＳ２３２－ＲＳ４８５转换器将通信总线连接到ＰＣ机串口。系统以Ｍｏｄｂｕｓ协议访问每个温湿度模块，实现了多点温湿度采集。关键词：Ｃ＃；ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ；Ｍｏｄｂｕｓ；温湿度中图分类号：ＴＰ２７４文献标志码：Ａ文章编号：２０９５－７７２６（２０１４）０８－００３０－０４引言Ｃ＃是一种安全、稳定、简单、高效及面向对象的编程语言，它解决了Ｃ／Ｃ＋＋语言内存泄露和缓冲区溢出等问题，具有很好的错误处理能力。Ｃ＃语言是在ＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ．ＮＥＴ平台下进行代码演练。．ＮＥＴ是一种全新的编程环境，主要负责运行代码，确保代码的安全性和准确性，同时负责管理内存、线程调度等核心服务［１］。运用Ｃ＃编程容易实现Ｍｏｄｂｕｓ协议的串行通信，并具有更好的安全性。目前，温湿度检测系统不断趋于规模化及远程化，基于Ｃ＃编程的Ｍｏｄｂｕｓ通信系统实现的温湿度采集，可在ＲＳ－４８５总线上进行远距离多点温湿度检测。此研究内容在环境监测、工业数据采集等方面具有一定的实用价值。１Ｍｏｄｂｕｓ协议１．１Ｍｏｄｂｕｓ协议简介Ｍｏｄｂｕｓ协议是应用于ＰＬＣ或其他控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器与控制器、控制器通过网络（如以太网）与其他设备之间可以实现串行通信。该协议已经成为通用工业标准［２］，运用Ｍｏｄｂｕｓ协议，不同厂商的控制设备可以互连成工业网络，实现集中监控。文中Ｍｏｄｂｕｓ通信协议采用的是ＲＴＵ模式，当控制器设置为在Ｍｏｄｂｕｓ网络上以ＲＴＵ（远程终端单元）模式通信时，消息中每８位包含两个十六进制字符。在相同的波特率下，这种方法比ＡＳＣＩＩ方式传送的数据量大。代码系统是由８位二进制数或２位十六进制数（０～Ｆ）组成，在传输过程中，数据共包含１个起始位、８个数据位、１个奇偶校验位（如无校验则无此位）和停止位。当有校验位时停止位占用１位，无校验位时停止位占用２位。１．２ＣＲＣ校验消息中包括了一个基于ＣＲＣ（循环冗余检测）［２］方法的错误检测域，检测整个消息的内容。ＣＲＣ码包含２个字节，即１６位二进制数［２］。在ＣＲＣ校验前，将１６位寄存器全部预置为１。在进行校验时，除８位数据位外，起始位、停止位和奇偶校验位都不参与计算。在计算ＣＲＣ时，先将８位数据和寄存器中存储的数据相异或，得到的数据向低位移一位，然后把最高位补为０，再对最低位检查［２］。如最低位为１，则把寄存器中的内容与预置数相异或；若最低位为０，则不进行异或运算。重复８次，即进行８次移位。接着，下一个８位数据再和此时寄存器中的内容相异或，这个过程也重复８次。全部信息处理完以后，寄存器中所存储的内容即为ＣＲＣ码。这个ＣＲＣ码将以低字节先加入、高字节后加入的顺序［２］，跟随在数据之后，由发送设备发送。２Ｃ＃的ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ类微软自推出ＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ２００５开发工具开始，其．ＮＥＴＦｒａｍｅｗｏｒｋ类库中就包含了ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ类，实现了串口通信的绝大部分功能。采用ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ类实现上位机与温湿度变送器之间的串口通信，通过０收稿日期：２０１４－０２－１２作者简介：崔晶（１９８８－），女，山西长治人。硕士生，研究方向：数据融合与信息检测。·３１·崔晶，徐晓光，倪康，夏雯娟：Ｃ＃编程实现Ｍｏｄｂｕｓ通信协议改变ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ类的方法和属性，可实现串口的打开和关闭，并实现对串口的波特率等属性的设置［３］。ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ类的属性及方法见表１。表１ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ的常用属性及方法在进行通信前，需确定主、从机的波特率（波特率不同会致使通信不成功）。该变送器ＰＣＢ上的两位拨码开关即是波特率设置开关，通过开关状态的设置可实现波特率的设置。本通信系统设置波特率为９６００ｂｐｓ，拨码开关都设置为ＯＦＦ。温湿度变送器的Ｍｏｄｂｕｓ通信参数如表２所示。表２温湿度变送器的Ｍｏｄｂｕｓ通信参数名称说明获取或设置串行波特率获取或设置每个字节的标准数据位长度获取或设置奇偶校验检查协议获取或设置每个字节的标准停止位数获取或设置通信端口，包括但不限于所有可用的ＣＯＭ端口获取一个值，该值指示ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ对象的打开或关闭状态关闭端口的连接，将ＩｓＯｐｅｎ属性设置为Ｆａｌｓｅ，并释放内部Ｓｔｒｅａｍ对象打开一个新的串行端口连接从ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ输入缓冲区中读取从ＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ输入缓冲区中同步读取一个字节已重载，将数据写入串行端口输出缓冲区丢弃来自串行驱动程序的接收缓冲区的数据丢弃来自串行驱动程序的传输缓冲区的数据Ｂａｕｄ