基于modbus的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

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1、重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要隨著微電子技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)日益成為國內(nèi)外儀表界的關(guān)注焦點(diǎn)。ModBus作為一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的現(xiàn)場總線協(xié)議，以其穩(wěn)定性好、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、通訊速率高、維護(hù)成本低及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)越來越受到人們的重視，并被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。因此，基于ModBus協(xié)議的現(xiàn)場總線的研究與開發(fā)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。ModBus協(xié)議最早是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言，是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。通過此協(xié)議，控制器相互之間、

2、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通信。而基于該現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)(Fieldcontrolsystem,FCS)最大的優(yōu)點(diǎn)就是開放性，與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)比較，代表著技術(shù)發(fā)展的潮流。本文在簡要分析了國際上最具影響的幾種現(xiàn)場總線協(xié)議的基礎(chǔ)上，對ModBus總線協(xié)議和基于該協(xié)議的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了FCS一2000現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，同時(shí)對設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的可行性在實(shí)際中的應(yīng)用做了說明。主要包括以下幾部分：1、研究并闡述了ModBus協(xié)議的格式和定義及其體系結(jié)構(gòu)，對該總線協(xié)議的各個(gè)

3、部分，包括協(xié)議的傳輸方式、幀的構(gòu)成、錯誤校驗(yàn)、功能碼等給出了詳盡的描述；2、研究了基于ModBus協(xié)議的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了FCS-2000現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)本質(zhì)上是一種對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行控制和管理的網(wǎng)絡(luò)，具有很高的實(shí)時(shí)性、可靠性、數(shù)據(jù)完整性和可用性，通過專門的接口和設(shè)備完成與上層工廠信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和傳遞。3、通過文字、數(shù)據(jù)、圖片等方式展示了研究設(shè)計(jì)的FCS一2000現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)際的工業(yè)工程控制領(lǐng)域的成功應(yīng)用，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的FcS一2000現(xiàn)場總線控制系

4、統(tǒng)的可行性。同時(shí)，簡要說明了系統(tǒng)應(yīng)用的情況和市場前景。通過實(shí)際應(yīng)用表明，基于ModBus總線協(xié)議設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)在可靠性、容錯處理、數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)管理、抗環(huán)境干擾等方面都比傳統(tǒng)儀表組成的系統(tǒng)功能強(qiáng)。在控制系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)泻艽蟮陌l(fā)展空問和市場。關(guān)鍵詞：ModBus，總線協(xié)議，控制系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工業(yè)工程重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要ABSTRACTWiththeadvancingofmicro—electronicstechnology,fieldbustechnologyhasalreadyattra

5、cted11lotof￡tttentionfrominstrumentindustriesbothdomestieallyandinternationally．AsoneoftheFieldbustechniques，ModBuscanefficientlysupportrealtimeanddistribul腳lcontrols誦tllahiglalevelofstabilityandsecurity,betteranti-jammingcapability,fastercommunicati

6、onspeed,lowermaintenancecostanduniquedesign。Ithasbeenviewedasorleofthemostpotentialfieldbustechnologies．Therefore,tofllrthel'studyanddeveloptheModBusbasedfieldbustechnologywillbepraetieaUyveryimportantforinstrumentalapplications．Inthisdissertation,th

7、emostpopllla／'ModBustechniquescurrentlyusedarereviewedbriefly,asystematicanalysis011theModBusbasedFieldBuscontrolsystemispresented．TheFCS-2000FieldBuscontrolsystemisdesignedwhileitsfeasibilityandpotentialapplicationsisdemonstrated．他emainworkofthisdis

8、sertationislistedbelow：First,theformatanddefinedthesystemstructureofModBusprotocolisintroducedbriefly．Thispartindetaildescribedthedifferentpartsofthebusprotocol，whichincludethetransmissionmethod,thefl'amcstl'llcI．1ll'e,errorverification,functioncode．