利用Modbus协议实现无线通讯.docx

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1、利用Modbus协议实现无线通讯ronggang导语：Modbus的控制网络及协议特点，着重分析ModbusACSII形式的消息帧组成、校验码的计算及主要的功能。并对利用Modbus协议实现远程无线通讯的有关要点作了讲明摘要：本文介绍了Modbus的控制网络及协议特点，着重分析ModbusACSII形式的消息帧组成、校验码的计算及主要的功能。并对利用Modbus协议实现远程无线通讯的有关要点作了讲明。关键词：Modbus网络;Modbus协议;LRC校验码;无线数传modem;半双工1引言利用数传无线电台进展远程通讯可以通太多种编程方法来实现。但是假如在通讯可靠性、兼容性和组网的灵敏性方面有要

2、求，那么就不是一般通讯程序能实现的。最好是能利用一个现成的、应用最广泛的、可靠性较高的、通讯效率较好的、实现较轻易的、经过充分理论证实的通用通讯协议来完成。Modbus协议正是完全符合上述要求的众多通讯协议中的一种。Modbus协议是由美国可编程控制器制造商莫迪康ModiconInc.公司出品的一种应用于工业通讯和分布式控制系统的协议。现已被诸多的硬件厂商所支持，已经成为一通用工业标准。通过此协议，控制器之间、控制器经过网络例如以太网和其它设备之间可以通讯。由于Modbus协议完全公开、实现简单、硬件要求低、可靠性好等特点，已成为构建低速网络数据收集、仪表等通讯的最正确选择。2Modbus协议

3、2.1协议简介Modbus协议通讯使用主从技术，即仅有一台设备主设备能初始化传输查询。其它设备从设备根据主设备查询提供的数据作出相应回应。图1是Modbus协议的询问应答环路。典型的主设备：主机和可编程仪表。典型的从设备：可编程控制器。图1主从查询回应周期表主设备发送的一个含有指定编址的恳求报文到通讯线路上;从设备那么从通讯线路上检测报文是否含有自身编址。假如报文编址与自身编址一样那么接收此报文进展处理。从机报文处理的经过是，假如报文正确，那么按报文要求执行任务，然后再将正确的回应报文返回给发送者;否那么只返回一个错误信息报文给发送者。Modbus协议上允许1台主机和至多247台从机。只有主机

4、才能启动事务处理程序。事务处理可以是应答式只对一台从机寻址，亦可是播送式无应答，对所有从机寻址。事务处理程序由询问和应答帧组成，或者由一个播送帧组成。Modbus协议提供两种传输形式供用户选择。一种形式是ASCII美国标准信息交换代码，另一种形式是RTU远程终端设备。这两种形式从实现通讯的功能上看是完全一样的。ASCII形式主要优点是字符发送的时间间隔可到达1秒而不产生错误，较为适用于长间隔、低速率的通讯应用如无线电台通讯等。RTU形式那么较为适用于短间隔、高速率的通讯应用。在控制系统中应用较多。由于本文主要是利用Modbus协议的ASCII形式来实现无线通讯。因此着重介绍Modbus协议的A

5、SCII形式。2.2ASCII形式格式使用ASCII形式，消息以冒号:字符ASCII码3AH开场，以回车换行符完毕ASCII码0DH,0AH。其它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定是否发给自己的。一个典型消息帧如下所示：图2ASCII消息帧起始位字段表示一帧报文的开场。地址码字段表示接收主机报文的从机地址。用户必须设置每台从机的地址。功能码字段通知从站应执行何种功能。数据字段含有从机执行某项详细功能的信息，或者含有从机应答询问的信息，这些信息可以是数值、地址参数或者范围。校验码字段是用来检查通讯报文

6、有无错误。2.3LRC校验ASCII形式采用LRC方法进展错误校验。详细为：A、LRC域检测了消息域中除开场的冒号及完毕的回车换行号外的内容。B、LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的经过中计算LRC，并将它和接收到消息中LRC域中的值比拟，假如两值不等，讲明有错误。C、LRC方法是将消息中的8Bit的字节连续累加，丢弃了进位。LRC简单函数如下：staticunsignedcharLRCauchMsg,usDataLenunsignedcharauchMsg;/要进展计算的消息/unsignedshortusDataLen;/L

7、RC要处理的字节的数目/unsignedcharuchLRC=0;/LRC字节初始化/whileusDataLen/传送消息/uchLRC+=auchMsg+;/累加/returnunsignedchar-char_uchLRC;3功能描绘3.1功能概述Modbus协议总共有24种功能。其中主要的有8种，分别如图3所示：图3Modbus协议主要功能Modbus协议原意是为了实现可编程控制器的高效联网通讯。在此8种功能中其通讯功能有所重复。有考虑到实现的简易性，在无线通讯应用中，其实只需功能04及功能16即可。3.2读输入存放器组功能码04例如：读8号从机的存放器组。起始地址是30123，存放器

8、个数是2个的报文格式如图4所示：读输入存放器组询问报文：读输入存放器组应答报文：图4读输入存放器组报文格式3.3写多个存放器功能码16本功能可以修改控制器内多个存放器的内容，不用的高位必须置0。本功能码支持播送形式即从机地址为0。例如：将08从机的40210、40211存放器置成0835h和0312h的报文如图5所示。写多个存放器询问报文：写多个存放器应答报文：图5写多个存放器报文格式4Modbus协议在无线通讯中的实现4.1Modbus口与无线数传modem口的连接Modbus口及无线数传modem口均采用标准9芯串行口方式，使用其中局部引脚。如图6所示图6Modbus口与无线数传modem

9、口的连接4.2通讯方式的全双工转半双工Modbus本身属于半双工的通讯协议，而无线数传modem一般只能工作于半双工方式。无线数传modem工作时，当RTS控制线为低电平，modem处于发送状态，将TXD的信号以载波的方式发送出去;当RTS控制线为高电平时，那么modem处于接收状态，将接到的载波信号经检波后送回Modbus口。假如所有的主从设备均采用半双工方式通讯时那么用Modbus协议实现无线通讯较为轻易。然而假如在整个通讯网络中有局部从机采用全双工方式工作时，那么必须将此局部从机的通讯机制改为半双工。例如一个远程主机与一个以ModiconTSXSCP111通讯卡为从机的PLC进展Modb

10、us无线通讯时，就必须在ModiconTSXSCP111侧增加一块全双工转半双工卡。原因，ModiconTSX111无论RXD是否存在有用信号均在每个通讯周期均使CTS出现一次低电平使电台发射，扰乱了正常的通讯。5结论湛江市自来水公司寸金加压站无人值守控制系统就是利用上述方法成功地实现了远程无线遥控加压站的机泵操纵。理论证实：运用Modbus协议来实现无线通讯，使得通讯可靠，系统构造简单，扩展性好，能知足多数工程的实际需要。参考文献： 1MODICON,Inc.,IndustrialAutomationSystems（）ModiconModbusProtocolReferenceGuide），June1996 2陈柏金，通过串行口访问Modbus现场控制网络，微计算机信息2003.1.