基于MOOBUS协议的智能仪表的设计.doc

基于MOOBUS协议的智能仪表的设计第一章绪论1.1课题研究意义和目的本课题是以“山东泉林集团打浆控制系统设计”为实际背景。打浆过程是制浆造纸生产中一个非常重要的环节，直接影响成纸质量、生产效率和能耗等。具体的打浆过程是浆料从碎浆池泵送到草浆塔、长纤维储浆塔、短纤维储浆塔，然后经过各个盘磨机组打浆后进入抄一池、抄二池到达流送部。该公司原有现场仪表大部分以DDz-I、DDZ一n型电动组合仪表，不少仪表测量精度不够，控制技术相对落后，系统波动性大，从而影响纸浆的质量。为此，本课题的目标是开发一种Modbus总线型智能仪表代替传统落后的工业现场仪表，提高测量、控制精度，从而达到提高产品质量的目的。现场总线仪表是具有现场总线接口的现场仪表和二次仪表的统称，与传统的模拟仪表相比，现场总线仪表具有以下几个方面的特点111:1)现场总线仪表具有开放性，不同厂家的产品采用统一的国际标准，在硬件软件通讯规程连接方式等方面互相兼容，可以互换和联用。这种开放性系统对用户使用操作维护扩展都十分有利。2)现场总线仪表能在现场构成完整的基本控制系统。由于把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、刀0模块置入现场仪表，大量过程测量与控制信息就地采集就地处理就地使用实现就地控制，使过程控制基本分散到现场。加上现场设备具有通信能力，现场的测量变送仪表和执行机构直接传送信号，从而可以实现彻底的分散控制。这不但减少了DCS处理信息的压力，而且控制的彻底分散也使危险得到了彻底的分散，提高了系统可靠性。3)现场总线仪表采用全数字信号替代传统模拟信号传输。全数字信号传输不但具有更强的抗干扰能力，而且具有更高的传输精度;不但可以传递测量的数值信号，还可以传递设备标识、运行状态、故障诊断等信息，使得用户能够监视、管理、调整那些正在运行的现场设备，为实现设备管理创造了条件。4)现场总线仪表的应用可以节省设备，缩短控制周期。由于控制功能下放到现场仪表，所以变送器、电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，不再需要单独的调节器和计算单元，不再需要DCS系统的信号调理、转换、隔离等功能单元，从而使硬件投资和安装费用大大降低。与此同时，通过将PID控制功能植入到相应的智能型传感器中，使得控制周期大大缩短，目前DCS每秒调节1一4次，而使用FCS可以增加到每秒调节10一20次，改善了调节性能。5)现场总线仪表由于被分配了唯一的地址，可以实现“即插即用”和动态管理。当系统中设备增加和删减时，系统会自动探测到新的设备，也能够及时识别失效设备，真正实现了设备的动态管理。6)现场总线仪表具有完善的自诊断功能，并能随时将自身状态、报警、趋势信息送往控制室，因而能及时排除故障，大大提高了设备的可维护性。本课题设计的智能仪表具有现场总线仪表的优点。一方面，该智能仪表可直接显示现场检测数据，方便人为的观测;另一方面，上位机可通过Modbus总线和该仪表进行通讯，方便进行远程监控。此外，此仪表可同时对多个参数进行控制。我承担了课题中核心部分的开发，主要内容有:1.Modbus智能仪表的硬件和部分软件开发主要工作是:设计以单片机为核心的智能仪表一绘制电路板，编制驱动程序和部分应用程序，完成对液位、压力、流量等信号的采集与数据处理，将各测量参数以Modbus总线方式输出。重点是:使智能仪表同时具有多种信号接收和处理能力，在软硬件上采取多种措施，提高抗干扰能力，确保智能仪表的稳定性。2.上位机(监测站)Modbus通讯程序的编制主要工作是:用VC编制上位机软件Modbus通信部分，并编写通信测试软件，完成上位机和下位机通信调试。1.2国内工业仪表的发展现状工业自动化控制仪表从基地式调节器开始，经历了气动、电动单元组合仪表到计算机控制系统(DDC)，直到分散控制系统DCS。DCS以其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网功能等优点，得到迅速的发展，称为计算机工业控制系统的主流。PLC以其结构紧凑、功能简单、速度快、可靠性高、价格低等优点，迅速获得广泛应用，已成为与DCS并驾齐驱的另一种主流工业控制系统。现场总线技术是九十年代迅速发展起来的一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术，是一种用于各种现场仪表与基于计算机的控制系统之间进行的数据通信系统。有人预测:现场总线控制系统FCS (FieldbusControlSystem)将取代oCS成为控制系统的主角，Internet和Intranet技术也将进入控制领域，使计算机自动化系统渗透到企业从生产到管理、直到经营的方方面面z。我国国产DCS的攻关工作起步较早，基础的引进和吸收工作从20世纪70年代中期开始。80年代初期就开始了技术攻关工作。在80年代末到90年代初世界著名的DCS厂家基本上在中国都成立了合资公司或分支机构，开始了大规模的市场瓜分工作并在90年代初基本完成。当时，我国主要行业如电力、石化、建材和冶金等合作的DCS基本全部进口。DCS主要生产厂家集中在美、日、德等国。如美国HoNEYWELL的 TDC3000MxCROTDC3000，功C3000x等;FOXBORO的 FAS;WESTINGHOUSE的WDPF;认AILEY的NETWORK90、INFI90;日本横河的CENTUM、CS;YEWPACK的 MARK11;德国SIEMENS的TELEPERM;ABB公司的M0D300、SIPAOS200等等。从90年代初我国开始形成了几家以自主研制为主的DCS专业化公司，如北京的和利时公司和航天测控公司，杭州的浙大中控公司和威盛公司以及上海的新华公司等。这些公司不仅占据了一定的市场份额，积累了发展的资本和技术，同时使得国外引进的系统价格也大幅度下降，为我国自动化推广事业作出了贡献。例如，上海新华公司和北京和利时公司的产品在大型火电机组控制系统方面基本取代了进口系统，在推广多套20万千瓦火电机组控制系统的基础上，正在努力进入30万千瓦和60万千瓦火电机组控制系统。我国工业自动化与仪器仪表产业的发展，虽然取得了一定的进步，然而与国际先进水平和产业规模相比，还有很大差距。目前基本产品几乎全部由国外的著名品牌产品垄断。由于在产品开发等环节上还没有得到很好的解决，工业自动化系统市场在近若干年仍将由外国产品占主要地位。据了解，世界工业500强中的工业自动化跨国公司都已进入国内市场，在提供产品、技术、服务给国内用户的过程中，占据了很大的市场份额。我国工控产品如PLC、DCS长期落后于国外，根本原因是国外少数几家大公司为保证其垄断经营的地位对其工控产品采用封闭式结构，我国对其关键核心技术只有通过引进消化后方可掌握，因此贻误了市场时机而总是落后于人家。现场总线技术的开放性策略无疑为我国工控界在国际市场上的发展带来了一个千载难逢的平等竞争机遇sl1，国家在“九五”期间为了加快现场总线技术在我国的发展，支持成立了“中国机电一体化技术应用协会现场总线专业委员会”和“中国仪器仪表协会现场总线专业委员会”以推进行业工作，同时在重庆、西安、上海三大生产基地进行技术改造，重点放在智能化仪表和现场总线技术的开发和工程化上，补充和完善工艺设备、开发装置和测试装置、建立智能化仪表和开发自动化系统的生产基地，形成适度规模经济。集中力量联合攻关解决基础产品和基型产品等50个品种和必要的支撑软件的开发。重点开发压力、差压变送器系列、温度变送器系列、流量仪表系列、执行器和阀门定位器系列等100个以上的品种。金会。这种被称为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程的过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快地发展。它规定了一系列命令，按命令方式工作，它有3类命令，第1类称为通用命令，这是所有设备都理解、执行的命令;第2类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现，这类命令包括最常用的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令，以便在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这3类命令。HA卫T采用统一的设备描述语言DDL。现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由HART基金会负责登一记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典.主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混合信号制，导致很难开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆要求，并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统7，s。5、MODBUSMODBUS起初是MODICON公司为其生产的PLC设计的一种通信协议，现已成为一种工业通信和分布式控制系统协议。它是一种适用于工业控制的主/从结构式的通讯协议，可用于实现主/从结构式的网络监控。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。目前很多制造商提供的可通信低压电器产品都是采用MODBUS通信的。MODBUS作为一种通用的现场总线，已经得到广泛的应用，很多厂商的工业控制器、PLC、变频器、智能刀O与周D模块具备MODBUS通讯接口9。现场总线协议。基金会现场总线分低速Hl和高速HZ两种通信速率。Hl的传输速率为31.25kbps，通信距离可达1900m(可加中继器延长)，可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。H2的传输速率可为IMbps和2.SMbps两种，其通信距离分别为750m和5(X)m。物理传输介质可支持双绞线、光缆和无线发射，协议符合IECns冬2标准。FF物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码。另外，传输速率为looN伪ps的HsE(比 ghspeedEthemet一高速以太网)也在FF中发展。2、l习n叭lorksLDn叭IOrks是由美国Echelon公司推出并由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1900年正式公布而形成的。它采用了150/051模型的全部7层通信协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率从300bps至 1.SMbPs不等，直接通信距离可达2700m价skbPs，双绞线);支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种通信介质，并开发了相应的本质安全防爆产品，被誉为通用控制网络。LDn叭IOd洛技术所采用的助nTalk协议被封装在称之为Neuron的神经元芯片中而得以实现。集成芯片中有3个8位CPU，第1个用于完成开放互连模型中第1层和第2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质访问的控制与处理;第2个用于完成第3一6层的功能，称为网络处理器，进行网络变量的寻址、处理、背景诊断、路径选择、软件计时、网络管理，并负责网络通信控制，浓发数据包等;第3个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。3、PROFIBUSPROFIBUS是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。由PROFIBUS一DP， PROFIBUS一FMS和PROFIBUS一PA组成了PROFIBUS系列。DP型用于分散外设间的高速数据传输，适合与加工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范，PROFIBuSFMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。而PA型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IECn58一2标准。该项技术是以西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。它采用了051模型的物理层、数据链路层。FMS还采用了应用层。传输速率为9.6kbps一12Mbps，最大传输距离在12Mbps时为loom，1.SMbps时为40om，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆。最多可挂接127个站点。可实现总线供电与本质安全防爆。4、HARTHART是 HighwayAddressableRemote肠ansducer的缩写。最早由Rosemount公司开发并得到80多家著名仪表公司的支持，于1993年成立了HART通信基.3现场总线简介.3.1现场总线定义顾名思义，现场总线应当是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络。进一步讲，这种总线是用做现场控制系统的、直接与所有受控(设备)节点串行相连的通信网络。工业自动化控制的现场范围可以从一台家电设备到一个车间、一个工厂。受控设备和网络所处的环境可能很特殊，对信号的干扰往往是多方面的，而要求控制必须是实时性很强。这就决定了现场总线有别于一般网络的特点。传统的控制系统难于实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，是一个“信息孤岛”。要满足自动控制技术现代化的要求，同时实现整个企业的信息集成，实施综合自动化，就必须设计出一种能在工业现场环境中运行、性能可靠、造价低廉的通信系统，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运而生的5。现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。这是一项集嵌入式系统、控制、计算机、数字通信、网络为一体的综合技术。现场总线也可以说是工业控制与计算机网络两者的边缘产物61。从纯理论的角度看，它应属于网络范畴。但是，现有的网络技术不能完全适应工业现场控制系统的要求。无论是从网络的结构、协议、实时性，还是适应性、灵活性、可靠性乃至成本等，工业控制的底层都有它的特殊性。现场总线其规模应属于局域网、总线型结构，它简单但能满足现场的需要。它要传输的信息帧都短小，要求实时性很强、可靠性高(网络结构层次少，信息帧短小有利于提高实时性和降低受干扰的概率)。然而现场的环境干扰因数众多，有些很强烈且带有突发性。这些都决定了现场总线必须是有自己特色的一个新型领域。.3.2几种常见的现场总线1、基金会现场总线基金会现场总线FF(凡 undationFieldbus)。其前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议，以及以Holleywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司指定的 worldFIP协议。1994年这两大集团合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的zlModbus串行链路协议是主从协议，仅主设备能初始化传输(查询)。从设备根据主设备查询提供的数据做出相应响应。主设备查询的格式:设备地址(或广播但此时不需要回应)、功能代码、所有要发送的数据、和错误检测域。从设备回应消息包括确认地址、功能码、任何要返回的数据、和错误检测域。如果在消息接收过程中发生错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立错误消息并把它作为回应发送出去。主从查询应答周期图如图2一2所示。主机查询:查询中的功能代码为被寻址的从机设备应执行的动作类型。数据字节中包含从机须执行功能的附加信息。该数据区必须含有从机读取数据的起始地址、数量等信息，错误校验区为从机提供了一种校验方法，以保证信息内容的完整性。从机回应:如果从设备产生正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据:如寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。七设备查询消息从设备应答消息设设备地址 址功功能代码 码数数据段 段错错误检测域域设设备地址 址功功能代码 码数数据段 段错错误检测域域图2一 2Modbus主从查询一应答周期Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元(PDU)见图2一3，特定总线或网络上的Modbus协议映射能够在协议数据单元(PDU)上引入一些附加域。启动Modbus事务处理的客户机构造 ModbusPDU，然后添加附加域，以便构造适当的通信ADU。其中功能码由公共功能码和用户定义的功能码组成，协议使用功能码列表读或写数据，或者在远程服务器上进行远程处理，读/写寄存器列表，读/写比特列表诊断，标识。MMModbus串行链路 ADUUU火火夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕夕 夕111地址域1功“旨码1数据eRe(L、 )3.5个字符时间间8位 位8位 位n个8位位16位 位3.5个字符时间间2.4地址码对于串行链路来说，地址域只含有从站地址。从站有效的地址范围为0一247，1一247范围分配给每个从站做地址。主站通过将从站地址放置在报文地址域中来寻址从站。从站响应报文中将自己的地址放到响应地址域中，以便是主站知道哪个从站正在响应。地址0是用作广播地址，以使所有的从设备都能认识。当Modbos协议用于更高水准的网络，广播可能不允许或以其它方式代替。2.5功能码消息帧中的功能代码域包含了两个字符(Ascll)或SBits(RTU)。可能的代码范围是十进制的1一255。当然，有些代码是适用于所有控制器，有些是应用于某种控制器，还有些保留以备后用。在主机要求传输中，功能代码告诉从机要执行一个什么动作，例如读取寄存器的数据内容等。在从机响应传输中，如果从机发送的功能代码与主机发送的功能代码相同，则表明从机己执行所要求的功能;如果不同则表明从机没有执行所要求的功能，返回了一个错误信息。Modbus常用功能码如表2一4所示【“一71。表2一 4Modbus常用模块功能码功功能号号Modbus协议下的功能能 0003HHH读取内部寄存器内容容 0006HHH刷新单个寄存器内容容 0007HHH读取异常事件 件 0008HHH通讯系统白诊断 断 OOOCHHH读取通讯事件记录 录 1110HHH刷新多个寄存器内容ox8ooxFFH用户自定义例如:一个从主设备发往从设备的消息要求读一组保持寄存器，将产生如下功能代码: 00000011(十六进制03H)对正常回应，从设备仅回应同样的功能代码。对异议回应，它返回: 10000011(十六进制83H)除功能代码因异议错误作了修改外，从设备将一独特的代码放到回应消息的数据域中，这能告诉主设备发生了什么错误。主设备应用程序得到异议的回应后，典型的处理过程是重发消息，或者诊断发给从设备的消息并报告给操作员。2.6错误码当通信资料异常时，Slave会回传异常信息，把功能码最高位置1并将错误码放到数据域回传，以提供Maste:做异常处理，错误码定义表lv8墩口2一5:表2一 5ModbuS协议异常码定义 EEEfT0fCodCCC内容说明 明 11111ILLEGALFUNCTION表示此功能码不能被slave处理。可能是功能 能码 码 码错误或者Sfave设备未定义此功能。 。 22222ILLEGALDAI AADDRESS表示所要求的AddresS超出范围。最 常常见 见 见的错误为 StartAddess加上处理的点数超过Address最大值。 。 33333ILLEGALDATAVALUE所传送过来的数值不合Slave的规定。 。 44444SLAVEDEVICEFAILURE表示当Slave处理所要求的功能码，发生 生不 不 不可预期的错误。 。 55555ACKNOWLEDGE表示当Slave接到一种功能码需要较长时间处理 理时 时时，避免Master等待 ResponseMessage未到而产生通信超时。先发 发送 送送此eode，然后Master再以 PollingProgramFunetionCode要求处 处理 理 理结果。 。 66666SLAvEDEVICEBuSY表示Slave正处理其它事情，目前没有时间 间处 处处理所要求的功能码，先回传此错误码，然后Master稍后重传。 。 77777NEGAFIVEACKNOWLEDGE以功能码13、14要求处理时， slaveee无 无无法处理则回传此错误码，然后Slave必须再要求Slave传送检查 查后 后 后讯息 息 88888MEMORYPARITYERROR用于功能码20、21的扩展内存的处理， PBuf2=叨，:scan助Buf，”%x”，&nData):byhe+=nData:刀每两个需要发送的AScn码转化为一个十六进制数byLre=一byLrc;byLrc+; retumbyLre;3.CRC检测使用RTU模式，消息包括了基于CRC方法的错误检测域。CRC域检测了整个消息的内容。CRC域是两个字节，包含一个16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器，然后调用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的SBit数据对CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相或(OR)，结果向最低有效位方向移动，最高有效位以O填充。路B被提取出来检测，如果璐B为1，寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0，则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位(第8位)完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。CRC添加到消息中时，低字节先加入，然后高字节。下面是他的实现伪代码: woRneeteheckeode(constehar*psendBuf， intnEnd)/获得校验码 WORDwCre=WORD(oxFFFF):for(inti=0;inEnd:i+)WCrc”=WORD(BY花 (PSendBuf【i): for(intj=0:j=1;wCre入=0xA001;符来实现)。错误检测域的内容是通过对消息内容进行循环冗长检测方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加时先是低字节然后是高字节。故CRC的高位字节是发送消息的最后一个字节。标准的Modbus串行网络采用两种错误检测方法:奇偶校验和帧检测。奇偶校验对每个字符都可用，帧检测(LRC或CRC)应用于整个消息。它们都是在消息发送前由主设备产生的，从设备在接收过程中检测每个字符和整个消息帧。1.奇偶校验奇偶校验码是一种最常见的检错码，其方法简单，但是奇偶校验的检错能力差，一般只用于通讯要求不高的场合。用户可以配置控制器是奇或偶校验，或无校验。这将决定了每个字符中的奇偶校验位是如何设置的。如果指定了奇或偶校验，“1”的位数将算到每个字符的位数中(ASCn模式7个数据位，RTU中8个数据位)。例如RTU字符帧中包含以下8个数据位:110000n整个1的数目是4个。如果使用了偶校验，帧的奇偶校验位将是0，使得1的总数仍是4个。如果使用了奇校验，帧的奇偶校验位将是1，使得整个1的总数是5个。如果没有指定奇偶校验位，传输时就没有校验位，也不进行校验检测。代替附加的停止位填充至要传输的字符帧中。2.LRC检测LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的过程中计算LRC，并将它和接收到消息中LRC域中的值比较，如果两值不等，说明有错误。LRC校验比较简单，它在ASCn协议中使用，检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加1即可。下面是它的伪代码。 BYTEoeteheckeode(constehar*psendBuf， intnEnd)/获得校验码 BYTEbyLrc=O; eharPBuf【4: intnData=0;for(inti二1:i=1;r以 urnwCrc;2.9小结本章详细讲述了ModbuS通讯协议，包括传输模式、帧格式、地址码、错误码、数据段以及错误检测等，并给出了相关伪代码。北京邮电大学硕士学位论文控制系统中的应用使系统结构精简，没有庞大的控制柜、刀O柜，多台共用一根电缆，使安装和调试费用大大减少，系统的综合成本大大降低，获得了较大的经济效益。11.2系统结构此系统是由Modbus总线型智能仪表、现场总线网络、现场总线接口和监控计算机组成。系统结构如图3一1所示，系统通信采用总线型拓扑结构，总线拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到RS一485总线上。由于各个节点之间通过电缆直接连接，所以总线拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的。但总线有一定的负载能力，因此总线长度又有一定限制，一条总线只能连接一定数量的节点。在总线两端连接有终端匹配器，与总线进行阻抗匹配，最大限度吸收传送端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。图3一1系统结构图由于RS一485和RS一232相比具有抗干扰能力强、传输速率高、传送距离远，并支持多点连接等特点，所以，这里物理层采用RS一485标准。上位机采用PC机，控制和监视整个系统，需外接RS232/485转换接口进行数字信号的传送。Modbus总线型智能仪表作为从机，是系统的核心部件，每个被赋予唯一的本机北京邮电大学硕士学位论文地址用以识别身份，分别从单片机的P0.0和P0.1引出串口线RXD和TXD通过专用的电平转换芯片SP3485转换成RS一485接口标准的电平，这样，二者之间就可以通过RS一485接口进行Modbus通信。11.3系统工作原理Modbus网络系统上位机即监控计算机主要完成系统的参数设置、控制指令和参数的下达、系统工作状态的监测等。下位机是智能仪表，实现液位、压力、功率和流量的实时测量、显示，液位的上限报警，并能将现场各仪表的状态通过总线传送到上位机。Modbus协议采用主机轮询，从机应答的通讯方式。主机通过发送命令帧启动一次通讯，从机接收到数据后，判断呼叫地址是否和本机地址相同，若不同，则不与理睬，若相同则根据命令帧中的特征字(命令字)，发送主机要求的数据帧。从机不主动发送命令或数据，一切都由主机控制。这样上位机即能通过