基于Modbus-TCP的智能斷路器通信模塊的研究與開發(fā).pdf

1、隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，以及關(guān)鍵問題的突破，使得工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的通信網(wǎng)絡(luò)正在逐步統(tǒng)一到工業(yè)以太網(wǎng)。目前國(guó)外新開發(fā)出來的智能斷路器已經(jīng)具有了以太網(wǎng)接口，但國(guó)內(nèi)很多設(shè)備的通信接口大多是RS485。Modbus/TCP是工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)中最有發(fā)展前景的一種，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域具有很高的性價(jià)比，得到了國(guó)內(nèi)外大公司的廣泛支持。 針對(duì)以上情況，本文開發(fā)了一種外掛式的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，用于智能低壓斷路器產(chǎn)品接入工業(yè)以太網(wǎng)。為了實(shí)現(xiàn)上

2、述目標(biāo)，本文提出了一種基于AT91SAM7X256微處理器的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，其主要功能就是使具有RS485接口的現(xiàn)場(chǎng)低壓電器設(shè)備能夠無縫集成到工業(yè)以太網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)中，即完成Modbus_RTU與Modbus/TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。 本文的主要研究工作有： (1)分別從協(xié)議功能碼、數(shù)據(jù)傳輸模型及數(shù)據(jù)幀等方面對(duì)Modbus__RTU串行鏈路協(xié)議與Modbus/TCP工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行了仔細(xì)的研究與分析，并結(jié)合本課

3、題的實(shí)際情況合理的選擇相應(yīng)功能。 (2)研究了AT91SAM7X256微處理器的體系結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際情況，開發(fā)了一套基于該處理器的硬件平臺(tái)。該平臺(tái)不僅具有標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口和工業(yè)以太網(wǎng)接口；還具有對(duì)該平臺(tái)的配置接口，可通過該接口設(shè)置不同的Modbus參數(shù)，從而使該通信系統(tǒng)更具適用性。 (3)為了滿足工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合下對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，并結(jié)合本課題開發(fā)的硬件平臺(tái)的性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μ C/OS

4、-II的軟件設(shè)計(jì)方案。深入研究了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μ C/OS-II的功能特點(diǎn)，并將其成功移植到該硬件平臺(tái)上。根據(jù)Modbus/TCP協(xié)議的功能特點(diǎn)及深入研究TCP/IP協(xié)議棧LwIP的基礎(chǔ)上，完成嵌入式TCP/IP協(xié)議棧LwIP的移植，并對(duì)其做了相關(guān)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明移植的嵌入式TCP/IP協(xié)議棧工作正常。 (4)詳細(xì)分析了Modbus_RTU進(jìn)程與Modbus/TCP進(jìn)程之間數(shù)據(jù)交換的原理，并在此基礎(chǔ)上分別完成Modbus_RTU