宁 范轶翔 张 俊

     来源：《电子技术应用》

     摘要：modbus协议实现水泥生产生料系统中不同操作站的监控数据集成，采用atl开发出基于modbus通讯协议的一种通用接口组件，使得各异构成站点可以方便地互连。介绍网络的拓扑结构和实现方法，并把modbus和其它几种协议如netdde、opc的集成方式作了比较和讨论。

     关键词：dcs

     监控数据集成 modbus com

     数据集成是dcs系统中的关键。一个典型dcs系统从结构上可分为四层[1]：现场级、控制级、监控级和管理级。本文讨论的是监控级，在这一级有许多并列的子站，一般采用计算机作为为机接口，各站点可按功能划分，分别采集相应的现场信号和控制某些局部设备。但是，各站点之间不是孤立的，它们必须互相配合、协调才能保证产品质量和实现连续生产，这就需要各站点能互通讯息。另外，上级管理网也需要与监控级子站交互数据，以实现全局的监控和优化。

     然而，子站是采用不同开发平台、不同通讯协议组成的异构系统，可能由不同的厂家和个为开发。要为每种协议写一个转换接口或驱动是比较繁琐的，特别是在站点和协议较多的时候。因此，怎样有效集成数据，避免信息孤岛的出现，是dcs系统中常遇到难点问题之一。

     比较好的方法是各站点都采用标准协议进行数据通讯，而不必为每一种协议开发一个通讯接口。目前这方面的协议比较多，modbus就是其中的一种。

     1 modbus协议简介

     modbus协议包括ascii、rtu、plus、tcp等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的[2]。标准的modicon控制器使用rs232c实现串行的modbus。rs232c规定了连接器针脚、接线、信号电平、波特率、奇偶校验等信息，modbus的asc水、rtu协议则在此基础上规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，如图1所示。数据通讯采用maser/slave方式，master端发出数据请求消息，slave端接收到正确消息后就可以发送数据到master端以响应请求；master端也可以直接发消息修改slave端的数据，实现双向读写。

     图2是一个典型的modbus应用示例。modbus可以应用在支持modbus协议的pic和plc之间、plc和个人计算机之间、计算机和计算之间、远程plc和计算机之间以及远程计算机之间（通过modem连接），可见modbus的应用是相当广泛的。由于modbus是一个事实上的工业标准，许多厂家的plc、hmi、组态软件都支持modbus，而且modbus是一个开放标准，其协议内容可以免费获得，一些小型厂商甚至个人都可根据协议标准开发出支持modbus的产品或软件，从而使其产品联入到modbus的数据网络中。因此，modbus有着广泛的应用基础。

     在实际应用中，可以使用rs232、rs485/422、modem加电话线、甚至tcp/ip来联网[3]。所以，所以，modbus的传输介质种类较多，可以根据传输距离来选择。

     2 modbus的具体应用

     这里介绍的modbus的具体应用是某厂的水泥生料生产质量控制系统。此系统中一共有5个子站：钙铁分析仪、四元素分析仪、料位位/料浆塞、配料秤、配库。每一个子站由一台计算机和相关软、硬件组成，控制系统组成如图3所示。

     从图3可看出，系统基本上是两个控制回路：一路由钙铁分析仪、配料秤及控制算法组成，实现磨前精配，即出磨生料质量的在线实时闭环控制；另一路由四元素分析仪、料浆塞、料位仪组成，实现摩后调配，即入窑前料浆质量的均化控制。配库算法在第二条回路中起控制、优化和网络接口的作用。系统控制参数的改变由两个事件触发：钙铁仪分析的结果和四元素分析的结果。这两个分析结果由对用户定期采得的实际生产中的样品的分析得到。从图3还可看出，各站之间是相互联系的，它们的协作关系到生料生产的质量。

     在网络设计