化工过程控制软件：Foxboro二次开发_（13）.通信协议与网络配置.docx

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通信协议与网络配置

在化工过程控制软件中，通信协议和网络配置是确保系统各部分之间能够高效、可靠地交换数据的关键。这一部分将详细介绍如何在Foxboro控制系统中配置和使用不同的通信协议，以及如何进行网络配置，以确保系统的稳定性和安全性。

通信协议概述

通信协议是指在计算机网络中，不同设备之间进行数据传输时所遵循的一套规则和标准。在化工过程中，常用的通信协议包括Modbus、OPC、Ethernet/IP、PROFIBUS等。每种协议都有其特定的应用场景和优势。

Modbus协议

Modbus协议是一种简单、可靠的通信协议，广泛应用于工业自动化领域。它支持两种传输模式：ASCII和RTU。ModbusRTU模式是最常用的一种，因为它具有更高的传输效率和更低的错误率。

ModbusRTU原理

ModbusRTU是一种主从通信协议，主设备（如PLC、HMI）可以向多个从设备（如传感器、执行器）发送请求，并接收从设备的响应。每个从设备都有一个唯一的地址，主设备通过该地址来标识和通信。

ModbusRTU数据帧格式

ModbusRTU数据帧由以下部分组成：

地址：1字节，标识从设备的地址。

功能码：1字节，指定操作类型。

数据：0到252字节，包含具体的操作数据。

CRC：2字节，校验码，用于检测数据传输的完整性。

示例代码：使用Python进行ModbusRTU通信

#导入所需的库

importminimalmodbus

#配置串口通信

instrument=minimalmodbus.Instrument(/dev/ttyUSB0,1)#端口为/dev/ttyUSB0，从设备地址为1

instrument.serial.baudrate=9600#波特率

instrument.serial.bytesize=8

instrument.serial.parity=minimalmodbus.serial.PARITY_NONE

instrument.serial.stopbits=1

instrument.serial.timeout=1#超时时间

#读取寄存器数据

register_address=0x01#寄存器地址

number_of_registers=1#读取寄存器的数量

#读取保持寄存器

data=instrument.read_registers(register_address,number_of_registers,functioncode=3)

print(f从设备寄存器数据:{data})

#写入寄存器数据

data_to_write=100#要写入的数据

instrument.write_register(register_address,data_to_write,functioncode=16)

print(f数据已写入寄存器{register_address})

OPC协议

OPC（OLEforProcessControl）是一种工业标准通信协议，用于在控制系统和应用软件之间进行数据交换。OPCUA（UnifiedArchitecture）是OPC的必威体育精装版版本，提供了更加安全、灵活的通信机制。

OPCUA原理

OPCUA基于服务模型，使用TCP/IP协议进行通信。它支持多种数据类型和数据访问模式，提供了一种标准化的方式来进行数据的读取、写入和订阅。

OPCUA数据模型

OPCUA数据模型包括节点、地址空间和引用。每个节点都有一个唯一的节点ID，并且可以通过地址空间进行访问。引用用于表示节点之间的关系。

示例代码：使用Python进行OPCUA通信

#导入所需的库

fromopcuaimportClient

#创建OPCUA客户端

client=Client(opc.tcp://localhost:4840/freeopcua/server/)

#连接到服务器

client.connect()

#获取根节点

root=client.get_root_node()

#获取特定节点

node=root.get_child([0:Objects,2:MyObject,2:MyVariable])

#读取节点数据

value=node.get_value()

print(f节点数据:{value})

#写入节点数据

new_value=100

node.set_value(new_value