基于modbus的现场总线控制系统研究与设计

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着微电子技术的出现和发展，现场总线技术日益成为国内外仪表界的关注焦点。ModBus作为一种有效支持分布式控制和实时控制的现场总线协议，以其稳定性好、可靠性高、抗干扰能力强、通讯速率高、维护成本低及其独特的设计越来越受到人们的重视，并被公认为最有前途的现场总线之一。因此，基于ModBus协议的现场总线的研究与开发具有非常现实的意义。ModBus协议最早是应用于电子控制器上的一种通用语言，是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。通过此协议，控制器相互之间、

2、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。而基于该现场总线技术的控制系统(Fieldcontrolsystem,FCS)最大的优点就是开放性，与传统控制系统比较，代表着技术发展的潮流。本文在简要分析了国际上最具影响的几种现场总线协议的基础上，对ModBus总线协议和基于该协议的现场总线控制系统进行了研究，设计了FCS一2000现场总线控制系统，同时对设计的系统的可行性在实际中的应用做了说明。主要包括以下几部分：1、研究并阐述了ModBus协议的格式和定义及其体系结构，对该总线协议的各个

3、部分，包括协议的传输方式、帧的构成、错误校验、功能码等给出了详尽的描述；2、研究了基于ModBus协议的现场总线控制系统的设计思想和系统结构，并设计了FCS-2000现场总线控制系统。该系统本质上是一种对生产现场进行控制和管理的网络，具有很高的实时性、可靠性、数据完整性和可用性，通过专门的接口和设备完成与上层工厂信息系统的数据交换和传递。3、通过文字、数据、图片等方式展示了研究设计的FCS一2000现场总线控制系统在一个实际的工业工程控制领域的成功应用，体现了设计的FcS一2000现场总线控制系

4、统的可行性。同时，简要说明了系统应用的情况和市场前景。通过实际应用表明，基于ModBus总线协议设计的控制系统在可靠性、容错处理、数据交换、系统管理、抗环境干扰等方面都比传统仪表组成的系统功能强。在控制系统领域将会有很大的发展空问和市场。关键词：ModBus，总线协议，控制系统，系统结构，工业工程重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththeadvancingofmicro—electronicstechnology,fieldbustechnologyhasalreadyattra

5、cted11lotof￡tttentionfrominstrumentindustriesbothdomestieallyandinternationally．AsoneoftheFieldbustechniques，ModBuscanefficientlysupportrealtimeanddistribul脚lcontrols诵tllahiglalevelofstabilityandsecurity,betteranti-jammingcapability,fastercommunicati

6、onspeed,lowermaintenancecostanduniquedesign。Ithasbeenviewedasorleofthemostpotentialfieldbustechnologies．Therefore,tofllrthel'studyanddeveloptheModBusbasedfieldbustechnologywillbepraetieaUyveryimportantforinstrumentalapplications．Inthisdissertation,th

7、emostpopllla／'ModBustechniquescurrentlyusedarereviewedbriefly,asystematicanalysis011theModBusbasedFieldBuscontrolsystemispresented．TheFCS-2000FieldBuscontrolsystemisdesignedwhileitsfeasibilityandpotentialapplicationsisdemonstrated．他emainworkofthisdis

8、sertationislistedbelow：First,theformatanddefinedthesystemstructureofModBusprotocolisintroducedbriefly．Thispartindetaildescribedthedifferentpartsofthebusprotocol，whichincludethetransmissionmethod,thefl'amcstl'llcI．1ll'e,errorverification,functioncode．