基于MODBUS协议的多主站技术

总线与网络

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基于!"#$%&协议的多主站技术

戴尔晗!赵元正!王汝传

!南京邮电大学"江苏南京

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摘要!在,-./01的基础上提出了一种多主站技术!该技术将网络上的多个主站分成一个责任主站和若干个监听主站"系统上电时!若干个主站采用竞争的方式产生一个责任主站#系统正常运行时!责任主站负责数据的收集!其他监听主站监听网络上的信息且存储!以保证收集数据的完整性#当责任主站发生故障时!其他监听主站采用竞争的方式产生一个新的责任主站而继续工作"该技术允许在多主多从的配置下!可以实现基于,-./01的更加可靠的通信"

关键词!%&’()*$多主站$责任主站$监听主站中图分类号!!"#$%

文献标志码!&

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HMW\PCTCL9NT<CW=STC;#J>#H<=;DCJSMATMNM;QC;UT<CW=STC;#J>#PJSTC>J>DZJPPHMW\CTCNM;=>CZW=STC;#J>#H<=;DC=>Q

’引言

船载航行数据记录仪"^MX=DC.=T=GCHM;QC;&

当船舶发生事故时&该数据在分析事故时起到不可替代的重要作用,

本质上&^.G是一个数据采集记录仪&其记录的数据包括时间和日期’船的位置’航速’航向’舵角’油门大小’主机转速’风速和风向’水密门和防火门状况等等&记录的频率为记录一次每S,传统的基于,-./01协议的^.G采用单主站结构&见图!,

^.G%俗称船用)黑匣子*&是一种以安全并可恢复

的方式&实时记录保存有关船舶发生事故前后一段时间内的船舶位置+动态’物理状况’命令和操纵手段等有关信息的仪器,^.G的最终记录信息数据是主管机关及有关方面调查’处理事故的客观证据_!‘,

收稿日期!’""(2"32"*"修订日期!’""(2"$2!’

基金项目!南京邮电大学青年教师创新基金资助项目&45’"("’’6!江苏省自然科学基金资助项目"/7’""(!%*#作者简介!戴尔晗"!$3+$%&男&江苏南京人&硕士研究生&讲师&研究领域为网络技术’自动化仪表和虚拟仪器(

*!"

总线与网络

若干个从站完成数据的采集后经过底层的!"#$%&网络送至主站!由于船载航行数据记录仪对于可靠性的特殊要求!一般主站上连接’($个存储器用于存储数据"但是此系统存在致命的缺点!即主站一旦出现故障!则无法完成数据的收集和存储!数据的恢复也就无从谈起"

*+,-."的基础上!提出了一种多主站技术!该技

术将网络上的多个主站分成一个责任主站和若干个监听主站"系统上电时!若干个主站采用竞争的方式产生一个责任主站$系统正常运行时!责任主站负责数据的收集!其他监听主站监听网络上的信息且存储!以保证收集数据的完整性$当责任主站发生故障时!其他监听主站采用竞争的方式产生一个新的责任主站而继续工作"该技术允许在多主多从的配置下!可以实现基于*+,-."的更加可靠的通信"

!"#$%&’协议简介

图)

传统的基于"#*%&’协议的网络拓扑结构

*+,-."协议9’#8:定义了一个控制器能认识使

用的消息结构!而不管它们通过何种网络进行通信"它描述了控制器请求访问其他设备的过程!如何回应其他设备的请求!以及怎样侦测错误并记录等"*+,-."规定了消息域和内容的公共格式!有

为了提高系统的可靠性!需要采用一种多主站的结构!其网络拓扑结构如图)"由其网络拓扑结构的变化!要求如下#!总线带宽不变$"每个存储器都要存储数据$#当一个主站出现故障之后!其他主站可以继续工作"现有的几乎所有的现场总线都不能很好地解决上述问题"

;"0//和!<.二种传输方式"

*+,-."的地址码为’个字符=;"0//方式下>

或%个?@A=!<.方式下>!有效的从站设备地址范围

BC’DE=十进制>!各从站设备的寻址范围为2(’DE"

主站把从站地址放入信息帧的地址区!并向从站寻址$从站响应时!把自己的地址放入响应信息的地址区!让主站识别已作出响应的从站地址"地址F为广播地址!所有从站均能识别"

图+船载航行数据记录仪的多主站网络拓扑结构

*+,-."协议是应用于电子控制器上的一种

通用语言!最初是*+,/0+1公司在234&年为自己的560产品开发的!通过此协议!控制器相互之间%控制器与其他设备之间可以串行通信"有了它!不同厂商生产的控制设备可以连成一个网络进行集中监控"

标准的*+,-."使用一个!"7’8’兼容的串行接口"但是!随着技术的发展!现今的*+,-."已经发展成为一种在工业领域被广泛应用的真正开放%标准的网络通信协议"支持该协议的产品门类丰富!基本涵盖了工业控制的各个领域!技术发展至今!通过该协议甚至可以接入以太网设备!其应用领域已超出了原来串行通信协议的范畴"但是!

*+,-."的功能代码为)个字符=;"0//方式下>或%个?@A=!<.方式下>!有效码范围G(’&&=十进制>"当主站向从站发送信息时!功能代码向从站说明应执行的动作"目前标准的*+,-."共支持’D

种功能编码!这’D种功能编码本身不支持多主站技术$最新的由*+,-."#/,;制定的&*+,-."应用协议说明书’只支持23种功能编码!这23种功能编码本身也不支持多主站技术"

(标准"#$%&’的改进

为了在*+,-."上支持多主站!则必须对原先

标准的*+,-."协议进行部分修改!修改内容如下#2(主站需要设置地址以区别多个不同的主站$

’(提供用于竞争而产生责任主站的方法和功能$8(提供监听主站对于网络进行监听的方法$D(提供统一网络时间服务的功能$&(提供检测监听主站是否

在线的功能"为了保证系统对原有标准的兼容性!

*+,-." …… 此处隐藏：4919字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……