基于工業(yè)以太網(wǎng)的Modbus網(wǎng)關研究與設計.pdf

1、工業(yè)以太網(wǎng)技術的發(fā)展，使工業(yè)控制從單機控制走向基于TCP/IP網(wǎng)絡的集中監(jiān)控、集散控制。Modbus協(xié)議是應用于工業(yè)控制器上的一種通信協(xié)議標準。傳統(tǒng)的Modbus協(xié)議大多運行在RS-232/485串行鏈路上，而Modbus TCP作為基于TCP/IP協(xié)議的Modbus實現(xiàn)，具有更好的可靠性、靈活性和擴充性。為了滿足Modbus ASCH/RTU設備的聯(lián)網(wǎng)需求，實現(xiàn)兩種網(wǎng)絡間的透明數(shù)據(jù)傳輸，本文基于ARM微處理器設計了一種Modbus通信

2、網(wǎng)關，完成Modbus ASCII/RTU和Modbus TCP協(xié)議之間相互轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關的設計選用uC/OS-Ⅱ?qū)崟r內(nèi)核和1wIP協(xié)議棧，具有實時響應能力和較低的資源占用率。 在Modbus網(wǎng)關的協(xié)議轉(zhuǎn)換設計中，采用數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)處理分離的機制，并為Modbus消息建立了緩沖池，通訊進程負責數(shù)據(jù)的收發(fā)，并把數(shù)據(jù)放入緩沖池，處理進程從緩沖池中依次讀出數(shù)據(jù)，進行相應處理。這種機制有效地解決了通訊速度與處理速度不匹配的問題，避免了因獨占

3、鏈路而引起的Modbus請求堵塞，保證了消息能夠得到即時處理。 為了提高網(wǎng)關的可靠性，本文通過分析網(wǎng)絡接口冗余備份技術的實現(xiàn)原理，提出了一種通過驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)冗余備份的方案，并設計了一個高速的冗余切換算法。該算法應用無關，切換效率高。為了提高系統(tǒng)的安全性，設計了MAC地址過濾和IP防火墻功能。 基于Web的數(shù)據(jù)發(fā)布技術因其容易部署和界面友好得到了廣泛應用。網(wǎng)關通過內(nèi)嵌Web服務器，方便用戶通過網(wǎng)頁進行參數(shù)設置和數(shù)據(jù)監(jiān)控，并