基于Modbus的水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

馬曉飛，袁永明,，張紅燕，陳浩成，劉彥娜

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214128；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 淡水漁業(yè)研究中心 國(guó)家羅非魚(yú)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214081)

基于Modbus的水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

馬曉飛1，袁永明1,2，張紅燕2，陳浩成1，劉彥娜1

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214128；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 淡水漁業(yè)研究中心 國(guó)家羅非魚(yú)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214081)

通過(guò)對(duì)水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備主流通信方式的研究，設(shè)計(jì)了基于Modbus協(xié)議中ASCII和RTU 兩種數(shù)據(jù)傳輸模式的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模版，負(fù)責(zé)完成設(shè)備的查詢響應(yīng)。水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)基于Modbus通信協(xié)議，能夠在確定物聯(lián)設(shè)備的地址、功能及校驗(yàn)方法之后，完成設(shè)備同水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)的即聯(lián)即用，以及物聯(lián)設(shè)備之間的互聯(lián)和通信。對(duì)6個(gè)不同廠家的12種傳感設(shè)備和ER繼電器進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)模版的設(shè)計(jì)，并通過(guò)GPRS或Zig Bee模塊連接到水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試試驗(yàn)。結(jié)果表明：基于Modbus的水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地生成設(shè)備查詢命令，并且能夠解析響應(yīng)的數(shù)據(jù)，返回準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)值，驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)是一種實(shí)現(xiàn)物聯(lián)設(shè)備即聯(lián)即用的有效手段。

Modbus；水產(chǎn)物聯(lián)；驅(qū)動(dòng)服務(wù)；傳感器；自動(dòng)化

0 引 言

水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)[1,2]是一個(gè)面向水產(chǎn)養(yǎng)殖各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)(養(yǎng)殖、加工、物流、市場(chǎng)等)，應(yīng)用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的事務(wù)處理應(yīng)用系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩籼峁┧a(chǎn)物聯(lián)服務(wù)的綜合性信息系統(tǒng)。水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)支持國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)存在的絕大多數(shù)水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備的即聯(lián)即用，具有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集傳輸、生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備的智能化管理與控制、生產(chǎn)信息情報(bào)的及時(shí)發(fā)送與告知功能，用戶可以通過(guò)PC、智能手機(jī)、短信等信息發(fā)布展示平臺(tái)獲取到及時(shí)有效的水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，有助于加快我國(guó)漁業(yè)現(xiàn)代化信息化發(fā)展的步伐。

水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備，即能夠應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各類傳感設(shè)備和控制器設(shè)備，能夠?yàn)樗a(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供最基礎(chǔ)的技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)于生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和對(duì)于遠(yuǎn)程控制指令的有效執(zhí)行。當(dāng)前，水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備種類繁多，不同設(shè)備在測(cè)控精度、穩(wěn)定性、成本等方面存在較大差異[3]。面對(duì)著種類和功能各異的眾多設(shè)備，用戶往往會(huì)根據(jù)自身需求，選擇最適用于自身生產(chǎn)狀況的設(shè)備組合。相對(duì)于設(shè)備種類的復(fù)雜和用戶需求的多樣，水產(chǎn)物聯(lián)設(shè)備通信方式較為統(tǒng)一[4]，普遍都支持Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸。

在目前國(guó)內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的前提下，研究并開(kāi)發(fā)基于Modbus協(xié)議的能夠支持全部物聯(lián)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)具有很高的可行性和必要性。

1 Modbus通信協(xié)議

Modbus是OSI模型第7層上的應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機(jī)/服務(wù)器通信。自從1979年出現(xiàn)工業(yè)串行鏈路的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，Modbus使成千上萬(wàn)的自動(dòng)化設(shè)備能夠通信[5,6]。

Modbus協(xié)議允許在各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單通信：每種設(shè)備(PLC、HMI、控制面板、驅(qū)動(dòng)程序、動(dòng)作控制、I/O設(shè)備)都能使用Modbus協(xié)議來(lái)啟動(dòng)遠(yuǎn)程操作；在基于串行鏈路和以太TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的Modbus上可以進(jìn)行相同通信；一些網(wǎng)關(guān)允許在幾種使用Modbus協(xié)議的總線或網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通信。Modbus網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 Modbus網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示意圖Fig 1 Structure diagram of Modbus network system

Modbus協(xié)議定義了一個(gè)與基礎(chǔ)通信層無(wú)關(guān)的簡(jiǎn)單協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)；特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的Modbus協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元(ADU)上引入一些附加域。啟動(dòng)Modbus事務(wù)處理的客戶機(jī)創(chuàng)建Modbus應(yīng)用數(shù)據(jù)單元，功能碼向服務(wù)器指示將執(zhí)行哪種操作。

2 驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 物聯(lián)設(shè)備通信方式

物聯(lián)設(shè)備之間一般有兩種類型的通信方式，第一種是模擬量電流信號(hào)，即經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)(4～20 mA)由采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再送往微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理[7]。電流信號(hào)通信方式的特點(diǎn)是處理速度快，易于進(jìn)行系統(tǒng)的集成；但是模擬量的采集只能通過(guò)一對(duì)一的布線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；電流信號(hào)在傳輸過(guò)程中抗干擾能力較弱，使得傳輸?shù)木嚯x、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量受到較大限制。

第二種也是目前比較常見(jiàn)的支持基于Modbus通信協(xié)議的RS—485/422/232接口的設(shè)備[8]。相對(duì)于電流信號(hào)通信，RS—485等通信方式的響應(yīng)速度較慢，但是RS—485等通信可以傳輸較大位寬的數(shù)據(jù),可以傳輸較多的數(shù)據(jù)內(nèi)容。另外，在布線上，RS—485信號(hào)的采集可以采用一對(duì)多的總線方式(只用2條線就可以采集多個(gè)信號(hào)量)，RS—485信號(hào)的傳輸距離也較遠(yuǎn)，抗干擾能力也較強(qiáng)，所以,一般在工業(yè)上采用模擬量電流信號(hào)轉(zhuǎn)RS—485接口。一種常用的模擬電流信號(hào)4～20 mA/0～5V轉(zhuǎn)RS—485數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部框圖如圖2所示。

圖2 信號(hào)轉(zhuǎn)換采集模塊結(jié)構(gòu)示意圖FIg 2 Structure diagram of module for signal conversion & collection

2.2 Modbus數(shù)據(jù)傳輸模式

在Modbus通信協(xié)議中，有兩種串行傳輸模式被定義：RTU模式和ASCII模式[9]。它定義了報(bào)文域的位內(nèi)容在線路上串行的傳送，確定了信息如何打包為報(bào)文和如何解碼。Modbus協(xié)議規(guī)定，Modbus串行鏈路上所有設(shè)備的傳輸模式和串行口參數(shù)必須相同；若期望達(dá)到Modbus設(shè)備之間的互操作性，則每個(gè)設(shè)備都必須具有相同的模式，而RTU模式是所有設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)的模式，ASCII模式為選項(xiàng)。換言之，設(shè)備可以由用戶設(shè)置為期望的模式，RTU或者ASCII傳輸模式，但是默認(rèn)設(shè)置必須為RTU模式[5]。

RTU模式同ASCII模式具有不同的報(bào)文幀和傳輸狀態(tài)，如較3和圖4。

在RTU模式，報(bào)文幀由時(shí)長(zhǎng)至少為3.5個(gè)字符時(shí)間的空閑間隔區(qū)分，這個(gè)時(shí)間區(qū)間被稱作t3.5；整個(gè)報(bào)文幀必須以連續(xù)的字符流發(fā)送，如果2個(gè)字符之間的空閑間隔大于1.5個(gè)字符時(shí)間，則報(bào)文幀被認(rèn)為不完整，應(yīng)該被接收節(jié)點(diǎn)丟棄。

圖3 RTU報(bào)文幀和RTU傳輸模式狀態(tài)Fig 3 RTU message frame and transmission mode of RTU

在ASCII模式，報(bào)文幀為帶有已知起始和結(jié)束標(biāo)記的幀，這使得設(shè)備可以在報(bào)文的開(kāi)始接收新幀，并且知道何時(shí)報(bào)文結(jié)束。一個(gè)ASCII報(bào)文幀必須以一個(gè)“冒號(hào)”(:)(ASCII十六進(jìn)制3A)起始，以“回車—換行”(CR LF)(ASCII十六進(jìn)制0D和0A)結(jié)束。報(bào)文中字符間的時(shí)間間隔可以達(dá)1 s，如果有更大的間隔，則默認(rèn)為發(fā)生了錯(cuò)誤，應(yīng)被接收節(jié)點(diǎn)丟棄。

圖4 ASCII報(bào)文幀和ASCII傳輸模式狀態(tài)Fig 4 Message frame and transmission mode state of ASCII

2.3 驅(qū)動(dòng)模版設(shè)計(jì)

以Modbus協(xié)議為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)適用于不同物聯(lián)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模版由起始標(biāo)記、地址位、供能位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位以及結(jié)束標(biāo)記組成。

1)起始標(biāo)記:起始標(biāo)記在驅(qū)動(dòng)模板中相當(dāng)于一份信的“信封”。當(dāng)數(shù)據(jù)幀到達(dá)終端設(shè)備時(shí)該設(shè)備去掉數(shù)據(jù)幀的“信封”(數(shù)據(jù)頭),讀取數(shù)據(jù),如果沒(méi)有錯(cuò)誤,就執(zhí)行數(shù)據(jù)所請(qǐng)求任務(wù),然后,它將自己生成的數(shù)據(jù)加入到取得的“信封”中,把數(shù)據(jù)幀返回給發(fā)送者。使用ASCII模式傳輸?shù)奈锫?lián)設(shè)備，往往配置有不同的起始標(biāo)記，有的是以“：”ASCII十六進(jìn)制3A)開(kāi)頭，有的用“#”(ASCII十六進(jìn)制23)，返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，很多用“>”(ASCII十六進(jìn)制62)開(kāi)頭；而使用RTU模式傳輸?shù)奈锫?lián)設(shè)備，一般不設(shè)置起始標(biāo)記。

為應(yīng)對(duì)起始標(biāo)記的不同，在驅(qū)動(dòng)模板設(shè)計(jì)中，無(wú)論是什么樣的起始標(biāo)記，均可以直接放進(jìn)命令的開(kāi)頭位。

2)地址位：地址位在驅(qū)動(dòng)模板中用“a”或者“A”來(lái)表示。當(dāng)從設(shè)備發(fā)送響應(yīng)消息時(shí)，它把自己的地址放入相應(yīng)的地址位中，以便主設(shè)備知道是哪一個(gè)設(shè)備作出響應(yīng)。每個(gè)終端設(shè)備的地址必須是唯一的。地址位大小為8位(RTU模式)或者2字符(ASCII模式)。

3)功能位：功能位在驅(qū)動(dòng)模板中用“F”字母表示。當(dāng)消息從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備時(shí)，功能位代碼告訴了被尋址到的終端執(zhí)行何種功能。不同的代碼表示不同的功能；不同的物聯(lián)設(shè)備功能代碼各不相同，由廠家進(jìn)行賦值，在編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)模版時(shí)只需要將代表功能的代碼放到功能位即可。功能位大小為8位(RTU模式)或者2字符(ASCII模式)。

4)數(shù)據(jù)位：包含了終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時(shí)采集到的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的內(nèi)容可能是數(shù)值、參量地址或者設(shè)置值。如果沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生，從從設(shè)備返回的數(shù)據(jù)位包含請(qǐng)求的數(shù)據(jù)；如果有錯(cuò)誤發(fā)生，此位包含一異議代碼，主設(shè)備應(yīng)用程序可以用來(lái)判斷采取下一步行動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)模板中數(shù)據(jù)位用“D”或者“d”表示。不同的廠家采用的數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度不一樣，有的采用5位99.999，有的是6位9999.99的形式。在模板中統(tǒng)一用D0x0F表示多少位的數(shù)據(jù)段。

5)校驗(yàn)位：錯(cuò)誤校驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC主機(jī)或者終端不去響應(yīng)那些傳輸過(guò)程中發(fā)生了改變的數(shù)據(jù)，這就提高了系統(tǒng)的安全性和效率。校驗(yàn)位在驅(qū)動(dòng)模板中尤其重要，是為了校驗(yàn)前面的從開(kāi)頭得到功能位到數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)段是否有誤，如果正確，正常輸送到終端，返回響應(yīng)命令；如果錯(cuò)誤，就返回一段亂碼。校驗(yàn)位在模板中用"C"表示。在Modbus兩種傳輸模式中，RTU模式采用CRC—16校驗(yàn)方法，ASCII模式采用LRC校驗(yàn)方法；在驅(qū)動(dòng)模版中用C0x01定義LRC方法，用C0x02定義CRC—16方法，其他校驗(yàn)方法可以由0x03到0xFF定義。

LRC生成函數(shù)(C/C++ 語(yǔ)言)

static unsigned char LRC(auchMsg,usDataLen)

unsigned char *auchMsg;

unsigned short usDataLen;

{

unsigned char uchLRC=0;

while (usDataLen--)

uchLRC +=*auchMsg++;

return((unsigned char)(-((char)uchLRC)));

}

CRC—16生成函數(shù)(C/C++ 語(yǔ)言),其中高字節(jié)表uchCRCHi[]和低字節(jié)表uchCRCLo[]的定義省略。

static unsigned short CRC16(puchMsg, usDataLen)

unsigned char *puchMsg;

unsigned short usDataLen;

{

unsigned char uchCRCHi=0xFF;

unsigned char uchCRCLo=0xFF;

unsigned uIndex;

while (usDataLen--)

{

uIndex=uchCRCLo ^ *puchMsg++;

uchRCRLo=uchRCRHi ^ auchCRCHi[uIndex];

uchCRCHi=auchCRCLo[uIndex];

}

return(uchCRCHi?8 | uchCRCLo);

}

6)結(jié)束標(biāo)記：結(jié)束標(biāo)記表示生成的查詢或者響應(yīng)命令的結(jié)束。以ASCII模式進(jìn)行傳輸?shù)奈锫?lián)設(shè)備，一般使用“換行—回車”(CR LF)(ASCII十六進(jìn)制0D和0A)作為命令的結(jié)束標(biāo)記，在驅(qū)動(dòng)模版中用/0D/0A表示；以RTU模式進(jìn)行傳輸?shù)奈锫?lián)設(shè)備，一般沒(méi)有結(jié)束標(biāo)記，但根據(jù)其通信編碼格式，仍然能夠設(shè)計(jì)出適用于設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模版。

3 實(shí)驗(yàn)與分析

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

設(shè)備列表如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備列表Tab 1 Table of experimental devices

以表1羅列設(shè)備為基礎(chǔ)，對(duì)面積667 m2的羅非魚(yú)養(yǎng)殖池塘進(jìn)行了30 天的實(shí)時(shí)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，物聯(lián)設(shè)備每60 s采集一次數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)每1 200 s保存一次,在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了增氧機(jī)遠(yuǎn)程控制。

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制

本實(shí)驗(yàn)選取2013年8月3日全天的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。使用DABECO溫濕度變送器測(cè)量測(cè)量空氣溫度，使用Kelan溶氧測(cè)定儀測(cè)定水溫，使用MP TROLL 9500水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀測(cè)量溶解氧濃度，使用Kelan酸度計(jì)測(cè)量pH，由ER繼電器狀態(tài)功能監(jiān)測(cè)增氧機(jī)狀態(tài)(增氧機(jī)開(kāi)啟設(shè)置為15.00 mg·L-1，關(guān)閉設(shè)置為0)。當(dāng)日水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和增氧機(jī)控制狀況如圖5所示。

圖5 水質(zhì)監(jiān)測(cè)與控制折線圖Fig 5 Chart of water quality monitoring and control

由圖5可以得出：1)為物聯(lián)設(shè)備設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)模版能夠完成設(shè)備同物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)的通信。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行增氧機(jī)遠(yuǎn)程控制，能夠及時(shí)有效地完成增氧機(jī)的開(kāi)啟/關(guān)閉動(dòng)作；2)數(shù)據(jù)的獲取和存儲(chǔ)具有一定的連續(xù)性，能夠做到接近于理想狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；3)受限于設(shè)備工作環(huán)境和設(shè)備自身誤差，氣溫?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)較為明顯的突變性波動(dòng)。

4 結(jié) 論

1)基于Modbus協(xié)議中的ASCII和RTU傳輸模式的驅(qū)動(dòng)模版的設(shè)計(jì)，能夠快速準(zhǔn)確地生成設(shè)備查詢命令，并且能夠解析響應(yīng)的數(shù)據(jù)，返回準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)值。

2)以驅(qū)動(dòng)模版為基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)是一種實(shí)現(xiàn)物聯(lián)設(shè)備即聯(lián)即用的有效手段，有效保證了物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行，滿足生產(chǎn)實(shí)際需求。

3)使用驅(qū)動(dòng)模版的物聯(lián)設(shè)備驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)，具有靈活的可擴(kuò)充性能，而繼續(xù)不斷的增加系統(tǒng)兼容設(shè)備數(shù)量，需要繼續(xù)開(kāi)展大量設(shè)備搜集和調(diào)試工作。

[1] 馬曉飛,袁永明,張紅燕,等.水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)平臺(tái)研究與開(kāi)發(fā)[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2013(10):15-19.

[2] 袁永明,袁 媛,張紅燕,等.水產(chǎn)物聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].漁業(yè)現(xiàn)代化,2013,40(4):8-12.

[3] 蔣建明,史國(guó)棟,李正明,等.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能型水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(13):166-174.

[4] 薛海濤,和衛(wèi)星,陳曉平.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中Modbus協(xié)議的實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2007,23(10-1):68-69,281.

[5] GB/T 19582.1—2008基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范第一部分:Modbus應(yīng)用協(xié)議[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2008.

[6] GB/T 19582.2—2008基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范第二部分:Modbus協(xié)議在串行鏈路上的實(shí)現(xiàn)指南[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2008.

[7] 鄭黎明,王書(shū)柢,唐春暉.基于4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)的智能儀表設(shè)計(jì)[J].汕頭大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,1999,14(2):47-50.

[8] Costa L,Fernandes J.On-line control systems using RS485[C]∥Proc of ISA TECH/EXPO Technology Update Conf，Houston: Instrument Society of America,2001:695-700.

[9] 耿立中,王 鵬,馬 騁,等.RS485高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,48(8):1311-1314.

Design of Modbus-based drive service system for devices of aquaculture Internet of things*

MA Xiao-fei1, YUAN Yong-ming1,2, ZHANG Hong-yan2, CHEN Hao-cheng1, LIU Yan-na1

(1.Wuxi Fisheries College,Nanjing Agricultural University,Wuxi 214128,China;2.Freshwater Fisheries Research Center of Chinese Academy of Fishery Sciences,Tilapia industrial Research Center of China Agriculture Research System(CARS49),Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization of Ministry of Agriculture,Wuxi 214081,China)

Through research on main stream way of communication in aquaculture Internet of things devices,device driver templates are designed based on ASCII and RTU transmission modes in Modbus protocol,which can complete query and answer.Aquaculture Internet of things device driver service system is based on Modbus communication protocol achieve devices to interconnect and intercommunicate with aquaculture Internet of things service system or between each others when it made sure that the device address,function,and calibration methods.The effects of system and driver templates are tested,respectively,designing of driver templates of 12 kinds of sensing devices and ER relay are carried out and are connected with aquaculture Internet of things service system by GPRS or Zig Bee module.The results show that the Modbus-based drive service system for devices of aquaculture Internet of things can quickly and accurately generate device query command,and can parse responsing data,return accurate monitoring values,design and development of drive service system is an effective means to realize aquaculture Internet of things devices.

Modbus; aquaculture Internet of things; drive service; sensor; automation

10.13873/J.1000—9787(2014)10—0065—04

2014—02—20

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)(羅非魚(yú)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系)(CARS—49)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心)(2013JBFM13)

TP 274.2

A

1000—9787(2014)10—0065—04

馬曉飛(1989-)，男，山東陽(yáng)信人，碩士研究生，研究方向?yàn)闈O業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息技術(shù)。