基于Modbus協(xié)議的控制器遠程監(jiān)控系統(tǒng)初探

【摘?要】Modbus是對一種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的定義，對于物理層介質(zhì)來說，此種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)具有一定的獨立性，因此控制器對其進行識別以及應用的效果較好，并且不論設備通信網(wǎng)絡類型如何，數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)適用性都十分良好，在此背景下，也推動了Modbus的進一步發(fā)展，并且逐漸擴展應用到各種網(wǎng)絡中，如MAP等。在Modbus協(xié)議對標準Modbus網(wǎng)絡進行應用的情況下，能夠達到直接傳送信息的目的，而在對其他網(wǎng)絡進行應用的情況下，則會在該網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)中植入并發(fā)送Modbus協(xié)議。本文在詳細闡述協(xié)議技術要點以及具體規(guī)定等情況下，探索基于Modbus協(xié)議的控制器遠程監(jiān)控系統(tǒng)如何實現(xiàn)。

【關鍵詞】Modbus協(xié)議;控制器;遠程監(jiān)控系統(tǒng)

基于Modbus具備的適用性較好的特點，眾多大公司都給予了其極大的支持和幫助，并且將其作為標準通信接口之一用來給用戶提供服務，對于從屬系統(tǒng)和主系統(tǒng)間的通信來說，主要的途徑通常是Modbus協(xié)議。目前，現(xiàn)階段DCS系統(tǒng)在我國電力以及化工行業(yè)應用較為廣泛，但值得注意的是，大多情況下，多數(shù)場合都會混合使用DCS系統(tǒng)和其他專用控制系統(tǒng)，Modbus通訊可以在各系統(tǒng)優(yōu)勢得以充分發(fā)揮的情況下，保障控制系統(tǒng)作用的有效實現(xiàn)。當下幾乎使用的所有DCS系統(tǒng)都為Modbus協(xié)議提供了相應的通信接口。因此，積極探究并開發(fā)Modbus協(xié)議的控制器遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有極大的可行性，其相應的現(xiàn)實意義也十分重大。

一、Modbus協(xié)議

（一）Modbus協(xié)議內(nèi)容概括

依托Master-Slave技術形成的協(xié)議就是Modbus協(xié)議，其在通信協(xié)議中屬于一種應答方式。Master能夠詢問初始化，并將相應的地址分配給Slave，同時將廣播信息發(fā)送給所有的Slave。在以點對點通信方式應用Modbus的過程中，需要對符合需求的串口通信標準加以采用，如此才能保障Modbus作用更好發(fā)揮。

（二）傳輸模式

ASC II以及RTU這兩種傳輸模式為Modbus的主要模式，值得注意的是，在標準的Modbus網(wǎng)絡中，這兩種模式才適用，兩種模式的特點存在一定差異。如對于ASC II模式特征來說，其在發(fā)送字符的過程中對字符間一定的時間間隔是允許的，并且此時發(fā)送錯誤并不會產(chǎn)生;對于RTU傳輸模式來說，對比ASC II傳輸模式，RTU字符密度較多，同時具備的數(shù)據(jù)也更多，其標準的數(shù)據(jù)幀開頭以及結(jié)尾字符傳輸時間間隔應不少于3個半字符。

二、基于Modbus協(xié)議的監(jiān)控軟件設計和開發(fā)

（一）監(jiān)控軟件設計

以Modbus協(xié)議為依據(jù)，同時與電廠實際需求相結(jié)合，基于VC++6.0的利用、進而編制成了Modbus協(xié)議的控制器遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控軟件。通過對系統(tǒng)整體安全性以及穩(wěn)定性加以充分考慮，文件數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控軟件主要采用的工具，這一過程中并不需要對SQL Server等專用數(shù)據(jù)庫加以適用，但值得注意的是，需要文件數(shù)據(jù)庫給外部提供數(shù)據(jù)取用接口，同時還應該對一致性的人及監(jiān)控界面與監(jiān)控器操作界面給予良好保障，為后續(xù)工作開展提供有利條件。

在監(jiān)控軟件設計過程中，為了對Modbus網(wǎng)絡正常通信、能夠及時更新的設備信息等給予良好保障，就需要監(jiān)控軟件對輪詢方式加以積極運用，進而將數(shù)據(jù)從URICA中進行有效讀取，借此保障數(shù)據(jù)庫內(nèi)容得以不斷更新，為了對一致性的人及監(jiān)控界面和現(xiàn)場設備狀態(tài)及數(shù)據(jù)，就需要以定期取值的方式將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息進行相應刷新處理，如此才能為一致性給予良好保障。

（二）監(jiān)控軟件的開發(fā)

在具體開發(fā)監(jiān)控軟件時，可以對如圖所示的監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)體系加以積極采用。從監(jiān)控軟件角度分析，在開發(fā)設計過程中需要對模塊化設計思維駕馭運用，進而對監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)進行如圖五個部分的劃分。

首先，從人機界面這一部分來說，其主要是對生動形象且直觀的方式加以運用，確保將是實時數(shù)據(jù)、實時和歷史曲線等提供給控制系統(tǒng)，同時在人機界面中還會顯示相應的報警狀態(tài)，在此基礎上將相應組態(tài)功能如設置設備信息、增添設備和修改等提供給系統(tǒng)，確保借助這些功能的發(fā)揮更好的達到有效控制的目的。

其次，分析Modbus協(xié)議解析這一部分內(nèi)容，此部分主要任務就是將Modbus數(shù)據(jù)幀在Modbus總線中進行有效讀取，并且這一部分還會對人機界面的一些讀或?qū)懼噶钸M行接受，在接受相應指令后將指令向Modbus數(shù)據(jù)幀形式進行打包處理，進而再向Modbus總線進行發(fā)送。

Dada.dll主要是數(shù)據(jù)處理部分，這一部分主要是將各類訪問Modbus縱向網(wǎng)絡、實時及歷史數(shù)據(jù)庫函數(shù)等提供給系統(tǒng)，同時也會將相應的各類數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)提供給系統(tǒng)，為人機界面訪問提供更好的支撐作用。

最后一部分為實時數(shù)據(jù)庫，這一部分主要內(nèi)容就是借助文件形式將在Modbus總線中獲取的實時數(shù)據(jù)存貯在軟件內(nèi)存和系統(tǒng)系統(tǒng)硬盤中，同時將數(shù)據(jù)定期提供給歷史數(shù)據(jù)庫，用作歷史記錄為后續(xù)工作開展提供可參考信息。

在具體開發(fā)軟件時，需要在串行通信速度較慢這一特征加以考慮，進而對多線程技術進行積極運用，確保在單獨的線程中開展Modbus的讀或取工作，而基于另外線程的應用能夠?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)防微和人機界面刷新操作，與此同時，為確保能夠更加形象化的曲線得以良好實現(xiàn)，給相應的曲線分析工作提供便利，就可以對單獨定制的控件加以積極運用，確保形象化的曲線繪制及更新得以有效完成。

結(jié)束語

Modbus協(xié)議得到廣泛應用的主要原因就在于其具備的適用性較好，而對于Modbus協(xié)議的控制器遠程監(jiān)控系統(tǒng)來說，其恰好是一種新的實踐探索，對監(jiān)控器遠程監(jiān)控系統(tǒng)的更好發(fā)展十分有益，因此可以在這方面進行深入的探究和分析。

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作者簡介：

何傳禎，單位名稱：重慶豐盛三峰環(huán)保發(fā)電有限公司 省市：重慶市 郵編：401356，出生年月：1982 年 09 月 性別：男?民族：漢?籍貫：河南 商丘，學歷：大學本科 職稱：助理工程師??研究方向：電氣工程及其自動化。

（作者單位：重慶豐盛三峰環(huán)保發(fā)電有限公司）