基于Modbus協(xié)議的控制器遠(yuǎn)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(dú)立性，因此控制器對其進(jìn)行識別以及應(yīng)用的效果較好，并且不論設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)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(jìn)一步發(fā)展，并且逐漸擴(kuò)展應(yīng)用到各種網(wǎng)絡(luò)中，如MAP等。在Modbus協(xié)議對標(biāo)準(zhǔn)Modbus網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用的情況下，能夠達(dá)到直接傳送信息的目的，而在對其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用的情況下，則會在該網(wǎng)絡(luò)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(xì)闡述協(xié)議技術(shù)要點(diǎn)以及具體規(guī)定等情況下，探索基于Modbus協(xié)議的控制器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】Modbus協(xié)議;控制器;遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

基于Modbus具備的適用性較好的特點(diǎn)，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(biāo)準(zhǔn)通信接口之一用來給用戶提供服務(wù)，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(yīng)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(shí)現(xiàn)。當(dāng)下幾乎使用的所有DCS系統(tǒng)都為Modbus協(xié)議提供了相應(yīng)的通信接口。因此，積極探究并開發(fā)Modbus協(xié)議的控制器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有極大的可行性，其相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)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(shù)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(yīng)答方式。Master能夠詢問初始化，并將相應(yīng)的地址分配給Slave，同時(shí)將廣播信息發(fā)送給所有的Slave。在以點(diǎn)對點(diǎn)通信方式應(yīng)用Modbus的過程中，需要對符合需求的串口通信標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)中，這兩種模式才適用，兩種模式的特點(diǎn)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(shí)間間隔是允許的，并且此時(shí)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(shí)具備的數(shù)據(jù)也更多，其標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀開頭以及結(jié)尾字符傳輸時(shí)間間隔應(yīng)不少于3個半字符。

二、基于Modbus協(xié)議的監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)

（一）監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

以Modbus協(xié)議為依據(jù)，同時(shí)與電廠實(shí)際需求相結(jié)合，基于VC++6.0的利用、進(jìn)而編制成了Modbus協(xié)議的控制器遠(yuǎn)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(shí)還應(yīng)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(shè)計(jì)過程中，為了對Modbus網(wǎng)絡(luò)正常通信、能夠及時(shí)更新的設(shè)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(yùn)用，進(jìn)而將數(shù)據(jù)從URICA中進(jìn)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(shè)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(jìn)行相應(yīng)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(shí)，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(shè)計(jì)過程中需要對模塊化設(shè)計(jì)思維駕馭運(yùn)用，進(jìn)而對監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行如圖五個部分的劃分。

首先，從人機(jī)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(yùn)用，確保將是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)和歷史曲線等提供給控制系統(tǒng)，同時(shí)在人機(jī)界面中還會顯示相應(yīng)的報(bào)警狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上將相應(yīng)組態(tài)功能如設(shè)置設(shè)備信息、增添設(shè)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(dá)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(wù)就是將Modbus數(shù)據(jù)幀在Modbus總線中進(jìn)行有效讀取，并且這一部分還會對人機(jī)界面的一些讀或?qū)懼噶钸M(jìn)行接受，在接受相應(yīng)指令后將指令向Modbus數(shù)據(jù)幀形式進(jìn)行打包處理，進(jìn)而再向Modbus總線進(jìn)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(luò)、實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫函數(shù)等提供給系統(tǒng)，同時(shí)也會將相應(yīng)的各類數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)提供給系統(tǒng)，為人機(jī)界面訪問提供更好的支撐作用。

最后一部分為實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存貯在軟件內(nèi)存和系統(tǒng)系統(tǒng)硬盤中，同時(shí)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(shí)，需要在串行通信速度較慢這一特征加以考慮，進(jìn)而對多線程技術(shù)進(jìn)行積極運(yùn)用，確保在單獨(dú)的線程中開展Modbus的讀或取工作，而基于另外線程的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)防微和人機(jī)界面刷新操作，與此同時(shí)，為確保能夠更加形象化的曲線得以良好實(shí)現(xiàn)，給相應(yīng)的曲線分析工作提供便利，就可以對單獨(dú)定制的控件加以積極運(yùn)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(yīng)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)來說，其恰好是一種新的實(shí)踐探索，對監(jiān)控器遠(yuǎn)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(jìn)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(xué)歷：大學(xué)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）