嵌入式Modbus-Modbus TCP網關的設計與研究.pdf

1、隨著現場總線技術以及工業(yè)以太網技術的出現和發(fā)展，工業(yè)自動化領域的控制模式發(fā)生了根本性的變革。控制系統(tǒng)朝著開放化、分散化以及網絡化的方向發(fā)展。但是發(fā)展的多元化也帶來了控制系統(tǒng)中現場總線標準不統(tǒng)一的問題，已經嚴重阻礙了現場總線技術的進一步發(fā)展及推廣應用，而工業(yè)以太網技術由于發(fā)展時間尚短，可以借鑒現場總線快速恢復和安全性高等優(yōu)點進行進一步完善。實際上，現場總線技術和工業(yè)以太網技術的融合代表著工業(yè)控制領域最新的發(fā)展方向。 Modbus/

2、Modbus TCP平臺是現場總線和工業(yè)以太網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)以太網之間的互聯和通信問題，設計和實現了嵌入式Modbus/Modbus TCP網關。 首先，在搭建硬件開發(fā)平臺的基礎上，重點設計和實現了三大功能模塊：嵌入式Modbus串行鏈路協議棧、嵌入式Modbus TCP協議棧、Modbus串行鏈路和Modbus TCP工業(yè)以太網的互連和通信。論文從實時性的角度比

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。在設計方法上，采用了分層設計的思想。在具體實現上，軟件開發(fā)主要涉TCP/IP的socket編程、串口編程、多進程編程、進程間通信、Client/Server模型等應用編程知識。 然后，論文對嵌入式Modbus/Modbus TCP網關進行了實驗室測試和分析。作為主站或從站，可以和Modbus串行鏈路上的現場設備通信；作為客戶機或服務器，可

4、以和Modbus TCP工業(yè)以太網上的現場設備通信；作為協議轉換器或轉發(fā)器，實現了Modbus串行鏈路上的現場設備和Modbus TCP工業(yè)以太網上的現場設備的互聯和通信。 最后，論文在闡述了以太網碰撞機制--載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)工作原理基礎上，針對CSMA/CD的碰撞避讓算法－－二進制指數后退算法BEB(Bina