Modbus通讯协议论文.doc

摘要 Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。 Modbus协议如今是应用于电子控制器上的一种通用语言，当在网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 本文将系统阐述Modbus通讯协议的原理及其在工业系统中的应用，并详细的分解阐述Modbus在个别工业系统上的实例。 关键词 Modbus通讯协议；控制器；工业应用目录 摘要 I 第一章 Modbus协议系统介绍 1 1.1 引言 1 1.2 Modbus的发展历史 1 1.2.1 Modbus的发展历史 1 1.2.2 Modbus的今后发展 2 1.3 关于Modbus协议 3 1.3.1 在Modbus网络上传输 3 1.3.2 在其它类型网络上传输 4 1.3.3 查询—回应周期 4 1.4 接口方式 4 1.4.1 RS-232串行接口标准 5 1.4.2 RS-422与RS-485串行接口标准 6 第二章 Modbus通讯协议的格式 10 2.1 ASCII模式与RTU模式 10 2.1.1 ASCII模式 10 2.1.2 RTU模式 10 2.2 Modbus消息帧 10 2.2.1 ASCII帧 10 2.2.2 RTU帧 11 2.3 ASCII协议和RTU协议的比较 13 2.4 错误检测方法 14 2.4.1 奇偶校验 14 2.4.2 LRC检测 14 2.4.3 CRC检测 14 2.5 Modbus RTU支持的功能码 17 第三章Modbus协议与工业控制系统 21 3.1 基于Modbus协议的电火花控制系统 21 3.1.1 应用背景 21 3.1.2控制系统结构 22 3.2 Modbus协议 23 3.2.1 协议内容 23 3.2.2 通信过程 23 3.2.3 软件实现 23 第四章 结论 26 参考文献 27 致谢 28 第一章 Modbus协议系统介绍 1.1 引言 在现代化工业控制中，由于被控对象、测控装置等物理设备的地域分散性，以及控制与监控等任务对实时性的要求，不同设备之间现场交互信息的传递越来越多。但传统的工业系统控制软件存在着一些问题。不具备开放性，各个部分的联系过于紧密，使系统过于复杂。这使系统的更新、扩展和升级变的困难，并且不易修改。由于传统工业带来的不便，造成了大量的“信息孤岛”。但是，对于工控而言，各个站点是不能孤立的，它们必须相互配合、协调才能保证生产的连续正常进行，这就需要个站点能互相通信。 然而，子站是采用不同开发平台、不同通讯协议组成的异构系统，可能由不同的厂家和个人开发。要为每种协议写一个转换接口或驱动是比较繁琐的，特别是在站点和协议比较多的时候。因此，怎样有效的集成数据，避免信息孤岛的出现，是工控领域中常遇到的难点问题之一。比较好的方法就是个站点都采用标准协议进行数据通讯，而不必为每一种协议都开发一个通讯接口。目前这方面协议比较多，Modbus就是其中一种。Modbus是一种全开放、免费提供、非常容易理解和实施的协议，从70年代诞生以来，在制造业、电力、水电、冶金、矿业、交通、基础设施等工业领域的数据采集和过程控制得到了广泛应用，形成了一种事实上的工业标准。 1.2 Modbus的发展历史1.2.1 Modbus的发展历史Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分。 Modbus是全球第一个真正用于产业现场的总线协议，据不完全统计：截至到2004中，Modbus的节点安装数目已经超过了800万个，而且75%的产品为非施耐德产品，安装的地区遍及世界各地，可见其普及的程度，已经成为了事实上的协议标准。固然已经走过了27个年头，Modbus今天仍然活跃在产业、建筑、基础设施等领域中。Modbus的巨大成功，可以回结到以下3个方面：1．、开放：用户可以免费、放心地