嵌入式Modbus-Modbus TCP網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的控制模式發(fā)生了根本性的變革。控制系統(tǒng)朝著開放化、分散化以及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。但是發(fā)展的多元化也帶來了控制系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及推廣應(yīng)用，而工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)由于發(fā)展時(shí)間尚短，可以借鑒現(xiàn)場(chǎng)總線快速恢復(fù)和安全性高等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步完善。實(shí)際上，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的融合代表著工業(yè)控制領(lǐng)域最新的發(fā)展方向。 Modbus/

2、Modbus TCP平臺(tái)是現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)融合的突出代表之一。本文致力于解決Modbus串行鏈路和Modbus TCP工業(yè)以太網(wǎng)之間的互聯(lián)和通信問題，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了嵌入式Modbus/Modbus TCP網(wǎng)關(guān)。 首先，在搭建硬件開發(fā)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了三大功能模塊：嵌入式Modbus串行鏈路協(xié)議棧、嵌入式Modbus TCP協(xié)議棧、Modbus串行鏈路和Modbus TCP工業(yè)以太網(wǎng)的互連和通信。論文從實(shí)時(shí)性的角度比

3、較了μC/OS-II操作系統(tǒng)和Linux操作系統(tǒng)，說明了選擇μC/OS-II操作系統(tǒng)的原因。在設(shè)計(jì)方法上，采用了分層設(shè)計(jì)的思想。在具體實(shí)現(xiàn)上，軟件開發(fā)主要涉TCP/IP的socket編程、串口編程、多進(jìn)程編程、進(jìn)程間通信、Client/Server模型等應(yīng)用編程知識(shí)。 然后，論文對(duì)嵌入式Modbus/Modbus TCP網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和分析。作為主站或從站，可以和Modbus串行鏈路上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信；作為客戶機(jī)或服務(wù)器，可

4、以和Modbus TCP工業(yè)以太網(wǎng)上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信；作為協(xié)議轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)發(fā)器，實(shí)現(xiàn)了Modbus串行鏈路上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和Modbus TCP工業(yè)以太網(wǎng)上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互聯(lián)和通信。 最后，論文在闡述了以太網(wǎng)碰撞機(jī)制--載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)工作原理基礎(chǔ)上，針對(duì)CSMA/CD的碰撞避讓算法－－二進(jìn)制指數(shù)后退算法BEB(Bina