基于 Modbus 协议的多总线工业测控系统
随着工业测控技术的快速发展，现场设备的数量急剧增加，同时信息化程度也大幅提高，建立高效、开放、通用的工业网络的需求日益迫切。然而目前的现场总线网络仍然没有统一的标准，致使不同厂商的设备之间大多不能互相联网。
为应对该问题，本文设计了一种支持RS-232、RS-485、CAN总线、USB和以太网等多种连接方式，使用Modbus-RTU作为统一的应用层传输协议的工控系统。由于Modbus协议是开放的报文传输协议，并且支持多种总线连接，因此该系统能够无缝地接入不同厂商的Modbus-RTU网络中，可靠、实时、准确地完成工业现场的测控任务。
与其他总线标准相比，Modbus具有协议简单、实施容易、性价比高、可靠性好等优点，在工业自动化领域获得了越来越广泛的应用。利用Modbus的开放性，不同厂商生产的控制设备能够互联成工业网络，进行集中监控。
随着Modbus的广泛应用，相关产品的需求正不断增长。目前，支持Modbus协议的PLC、智能仪表等工控产品在市场上占有较大的份额，Modbus已经成为事实上的工业标准。
Modbus基于“主站-从站”的方式连接测控设备，如图1所示。协议规定，在一个Modbus总线网络中，只允许有一个主设备，可以有多个从设备，每个从设备分配一个唯一的地址。
工作时采用“请求-应答”的通信方式，即由主设备发起通信，向从设备发送查询信息，从设备根据主设备的查询信息进行处理，然后生成相应信息返回给主设备，从而完成一次通信过程。
Modbus数据的发送和接收都是以帧为单位进行的，Modbus报文帧是一个与传输方式无关的简单的数据结构，由地址码、功能码、数据域和校验码四部分组成，如图2所示。
功能码负责通知从设备所要执行的具体任务，长度也是1字节，位于地址码之后，Modbus协议规定可用的功能码为1～127。本测控系统开发了6个功能，对应功能码01～06，如表1所示。
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