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1、基于Modbus协议的煤矿安全监控系统数据集成研究与设计第42卷第6期2011年11月太原理工大学学报JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.42No.6Nov.2011文章编号:1007-9432(2011)06-0617-05基于Modbus协议的煤矿安全监控系统数据集成研究与设计张爱绒1,谢斌红2,张英俊2(1•太原理工大学期刊中心，太原030024;2,太原科技大学计算机学院，太原030024)摘要:针对目前煤矿安全监控系统中存在的问题，提出了一种基于Modbus协议的数据集成方案。井下分站采用M
2、odbus标准通用协议实现数据实时通信，将异构设备接口通信归一化，使得各站点可以方便地互联。所设计的分站解决了现场异构设备不同通信协议带来的数据集成和传输问题。在某大型企业的运行效果显示,数据传输可靠，响应速度快，满足数据集成耍求。关键词:Modbus协议;数据集成;煤矿安全;监控系统中图分类号:TD76文献标识码:A随着煤矿监控系统从单一监控功能向性能可靠、功能强大的网络化、标准化、智能化的发展，耍求各井下分站必须能相互配合，协同工作，同时也要求各分站与井上监控中心交互数据，以保证连续生产，实现全局的监控和优化。而冃前，由于不同的监控系统相互独立
3、，兼容性差，且网络化的监控系统采用了不同的通信技术和信息交换标准，难以做到信息共享和统一管理，容易形成“信息孤岛”[1]器设备通过Modbus接口可以相互连成工业网络，进行整个系统的集中监控。通过此协议，控制器相互Z间、控制器经由网络和其他设备Z间可以进行通信,它的开放性使其逐步成为一种自动控制的通信协议标准[2]。1.2Modbus通信机制分析Modbus协议定义了一个控制器能识别和使用的报文结构，而不管它们通过何种网络类型进行通信。该协议描述了控制器如何请求访问其它设备,如何响应来自其它设备的请求，以及错误怎样被检测及报告的过程⑶。此外‘Mod
4、bus协议采用Mas・ter・Slave技术,是一种应答方式的通信协议，将通信参与者规定为“主站(MASTER)”和“从站”(SLAVE),数据通信时,主站发出数据请求消息,从站接收到正确消息后就可以发送数据到主站以响应请求;主站亦可直接发消息修改从站的数据，实现双向读写。每个从站都有相应的地址编号，数量最多可达274个。它通过多达24种的总线命令实现主站和从站之间的信息交换，具有简单、高效、可靠和容易实现等优点。因为协议良好的适用性，已经得到了众多大公司的支持，都把它作为一种标准的通信接口提供给用户，并且作为与主系统通信的主要途径⑷。O此外，现用
5、井下分站大多采用不同的开发平台、由不同的厂家开发，彼此之间形成了由不同通信协议和通信接口组成的异构系统。针对上述问题，在对传统方法分析研究的基础上，提出了基于Modbus协议的煤矿安全监控系统数据集成方案,井下分站采用Modbus标准通用协议实现数据实时通信,将异构设备接口通信归一化，有效实现分站间相互操作和数据共享，解决了传统方法在分站和协议较多时既繁琐又效率低下的问题。1Modbus通信网络设计1.1Modbus协议简介Modbus协议是1978年由Modicon公司制定的应用于电子控制器上的一种应用层报文传输协议,与底层的物理接口及电气规范无
6、关，支持传统的RS-232/422/485设备和以太网设备等。从功能上看，可被认为是--种现场总线,不同厂家生产的控制*收稿日期:2011-07-06基金项目:国家科技支撑计划项目(2007BAK29B01);山西省科技攻关项0(20100322004);山西省发改委研发项目”618太原理工大学学报第42卷2基于Modbus协议的煤矿安全监控系统数据集成2.1系统架构设计系统的数据采集软件主要由下位机驱动模块、分站配置管理模块以及数据采集模块三部分组成,上位机与井下分站之间通过Modbus协议进行通信，其架构如图1所示。其屮，下位机驱动模块的实现基
7、于Modbus协议的开源NModbus库,在此基础上进行封装和扩展/乍为数据采集软件的“基础设施”，并以接口的方式为其它模块提供服务;在下位机配置管理模块中，针对目前监控系统中的下位机存在配置不灵活、扩充性较差和不能很好适应系统环境和用户需求变化等问题，利用XML文档规范统一、互操作性强且与平台无关等特点,把相关参数以XML文件进行描述'其中Slave.xml文件中保存了下位机的连接方式、速率、校验方式、IP地址等信息;Register.xml文件中保存了各类传感器的类型、闭锁输出通道、信号类型、量程、告警值、闭锁值等参数，并设计专用的辅助类(He
8、lper)对下位机及其各种参数进行配置管理，使得系统具冇较好的适应性、灵活性和可配置性;数据采集模块以下位机驱动模块为基础
