本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化控制，具體涉及一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已成為電機(jī)控制領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。傳統(tǒng)的變頻通信系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化控制中，通常采用一對(duì)一的通信方式，即一個(gè)主控制器與一個(gè)變頻器進(jìn)行通信。然而，隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，需要同時(shí)控制多個(gè)變頻器的情況越來越多，這種一對(duì)一的通信方式顯得效率低下，且配置復(fù)雜。此外，傳統(tǒng)的調(diào)試方法往往需要人工逐一進(jìn)行，耗時(shí)耗力，且容易出錯(cuò)。并且，傳統(tǒng)的變頻調(diào)速系統(tǒng)往往存在通信協(xié)議不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)傳輸效率低、系統(tǒng)擴(kuò)展性差等問題。modbus通信協(xié)議作為一種廣泛應(yīng)用的串行通信協(xié)議，具有簡(jiǎn)單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。然而，在現(xiàn)有的基于modbus通信的變頻通信系統(tǒng)中，仍然存在通信效率低、配置復(fù)雜以及調(diào)試?yán)щy等問題。因此，亟需一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)解決現(xiàn)有技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，包括：上位機(jī)、modbus通信模塊和下位機(jī)；其中：上位機(jī)和下位機(jī)之間通過modbus通信模塊進(jìn)行通信，上位機(jī)根據(jù)modbus通信協(xié)議規(guī)范，構(gòu)造并發(fā)送命令幀給下位機(jī)；下位機(jī)在接收到上位機(jī)的命令幀后，對(duì)命令幀進(jìn)行解析，根據(jù)命令幀解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，并封裝響應(yīng)幀返回給上位機(jī)；上位機(jī)在接收到下位機(jī)的響應(yīng)幀后，對(duì)響應(yīng)幀進(jìn)行解析，解析所需的數(shù)據(jù)。

4、進(jìn)一步地，所述上位機(jī)作為modbus主站，用于發(fā)送控制指令并讀取數(shù)據(jù)，上位機(jī)通過rs485電路將控制指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換，rs485電路支持標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議，modbus現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送來的控制指令，經(jīng)由rs485電路將所述控制指令為串行數(shù)據(jù)信息輸出至下位機(jī)；下位機(jī)作為modbus從站，內(nèi)置rs485通信接口，接收上位機(jī)的控制指令并返回相應(yīng)數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，所述下位機(jī)為適用于多個(gè)modbus協(xié)議的從站設(shè)備，上位機(jī)對(duì)多個(gè)從站設(shè)備進(jìn)行下控操作，每個(gè)從站設(shè)備配置為唯一的數(shù)值為1-247之間的從站設(shè)備地址，所述從站設(shè)備地址用于區(qū)分不同的設(shè)備。

5、進(jìn)一步地，對(duì)所述上位機(jī)進(jìn)行初始配置時(shí)，能顯示下位機(jī)出廠默認(rèn)配置，上位機(jī)按照默認(rèn)配置與下位機(jī)進(jìn)行連接，上位機(jī)與下位機(jī)連接成功后，上位機(jī)能對(duì)下位機(jī)地址、波特率、超時(shí)時(shí)間、超時(shí)重試次數(shù)重新進(jìn)行配置。

6、進(jìn)一步地，上位機(jī)根據(jù)modbus通信協(xié)議規(guī)范，構(gòu)造并發(fā)送命令幀給下位機(jī)，所述命令幀至少包括從機(jī)地址、功能碼、數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度信息，其中功能碼用于指示下位機(jī)執(zhí)行的操作類型，所述操作類型至少包括讀取寄存器和寫入寄存器。

7、進(jìn)一步地，下位機(jī)根據(jù)命令幀解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，并封裝響應(yīng)幀返回給上位機(jī)，所述響應(yīng)幀通常至少包括從機(jī)地址、功能碼、數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼信息；上位機(jī)在接收到下位機(jī)的響應(yīng)幀后，對(duì)響應(yīng)幀進(jìn)行解析，解析所需的數(shù)據(jù)；上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行crc校驗(yàn)和錯(cuò)誤處理，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀讀取變頻器從站的可讀寄存器的數(shù)據(jù)以及寫入從站可寫寄存器數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)變頻器狀態(tài)的讀取和控制。

8、進(jìn)一步地，上位機(jī)和下位機(jī)通過modbus通信的rtu報(bào)文幀進(jìn)行通信，所述rtu報(bào)文幀包括地址碼、協(xié)議數(shù)據(jù)單元和crc校驗(yàn)，所述rtu報(bào)文幀的第一個(gè)字節(jié)代表從站的地址。第二個(gè)字節(jié)代表讀寄存器數(shù)據(jù)和寫寄存器數(shù)據(jù)的功能，crc校驗(yàn)低字節(jié)在前，高字節(jié)在后，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)包括讀或?qū)憯?shù)據(jù)的基地址，讀寫寄存器的數(shù)量，寫入寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，返回上位機(jī)的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容包括包括讀或?qū)憯?shù)據(jù)的基地址，寄存器的數(shù)目，讀取或?qū)懭爰拇嫫鞯臄?shù)據(jù)內(nèi)容。

9、進(jìn)一步地，上位機(jī)和下位機(jī)采用中斷模式和fifo模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)量達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)，通知cpu處理數(shù)據(jù)；當(dāng)需要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)首先被存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，然后由sci模塊自動(dòng)處理數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。

10、進(jìn)一步地，一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，還包括通信診斷模塊，所述通信診斷模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)控上位機(jī)和下位機(jī)通信狀態(tài)及通信質(zhì)量，通過上位機(jī)獲取的診斷參數(shù)對(duì)故障進(jìn)行定位和排查。

11、進(jìn)一步地，所述診斷參數(shù)至少包括驅(qū)動(dòng)通訊狀態(tài)、接收?qǐng)?bào)文次數(shù)、從站報(bào)文次數(shù)、廣播報(bào)文次數(shù)、其他報(bào)文次數(shù)、正常應(yīng)答次數(shù)、異常應(yīng)答次數(shù)、和校驗(yàn)錯(cuò)誤計(jì)、幀長(zhǎng)度異常計(jì)數(shù)和端口復(fù)位時(shí)間。

12、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：

13、本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，包括：上位機(jī)、modbus通信模塊和下位機(jī)；其中：上位機(jī)和下位機(jī)之間通過modbus通信模塊進(jìn)行通信，上位機(jī)根據(jù)modbus通信協(xié)議規(guī)范，構(gòu)造并發(fā)送命令幀給下位機(jī)；下位機(jī)在接收到上位機(jī)的命令幀后，對(duì)命令幀進(jìn)行解析，根據(jù)命令幀解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，并封裝響應(yīng)幀返回給上位機(jī)；上位機(jī)在接收到下位機(jī)的響應(yīng)幀后，對(duì)響應(yīng)幀進(jìn)行解析，解析所需的數(shù)據(jù)。

14、本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比：

15、1.高度的靈活性：本發(fā)明可自由配置通信參數(shù)，如通信波特率、變頻器從站地址、超時(shí)時(shí)間、超時(shí)重試次等，可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求來進(jìn)行配置，滿足多樣化調(diào)試需求。

16、2.提高系統(tǒng)可靠性：本發(fā)明開發(fā)了完善的通信診斷模塊，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控通信狀態(tài)及通信質(zhì)量，有利于快速進(jìn)行故障定位和排查，提高通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

17、3.節(jié)省資源，高效易擴(kuò)展：本發(fā)明在參數(shù)體系構(gòu)建時(shí)，上位機(jī)、多功能鍵盤等都遵循modbus協(xié)議直接進(jìn)行所有參數(shù)的讀寫操作，參數(shù)編碼作為寄存器地址，參數(shù)值為寄存器值，保留了參數(shù)自由編程的靈活性，更加直觀和易于擴(kuò)展維護(hù)，并且極大的節(jié)約了芯片資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和整體性能。

18、4.提高數(shù)據(jù)傳輸速度：本發(fā)明在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，采用中斷模式和fifo進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，相較于直接查詢的方式，fifo模式可以顯著減少發(fā)送時(shí)間，提高數(shù)據(jù)傳輸速度，減少了cpu的介入次數(shù)，因此可以降低系統(tǒng)的整體開銷，并且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和響應(yīng)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能和可靠性。

19、5.集中控制，可擴(kuò)展性強(qiáng)：上位機(jī)作為集中控制系統(tǒng)，可對(duì)多個(gè)從站設(shè)備進(jìn)行控制，更高效的進(jìn)行調(diào)試和生產(chǎn)，并且輕松地添加新設(shè)備，而無需更改整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

20、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，包括：上位機(jī)、modbus通信模塊和下位機(jī)；其中：上位機(jī)和下位機(jī)之間通過modbus通信模塊進(jìn)行通信，上位機(jī)根據(jù)modbus通信協(xié)議規(guī)范，構(gòu)造并發(fā)送命令幀給下位機(jī)；下位機(jī)在接收到上位機(jī)的命令幀后，對(duì)命令幀進(jìn)行解析，根據(jù)命令幀解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，并封裝響應(yīng)幀返回給上位機(jī)；上位機(jī)在接收到下位機(jī)的響應(yīng)幀后，對(duì)響應(yīng)幀進(jìn)行解析，解析所需的數(shù)據(jù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)作為modbus主站，用于發(fā)送控制指令并讀取數(shù)據(jù)，上位機(jī)通過rs485電路將控制指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換，rs485電路支持標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議，modbus現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送來的控制指令，經(jīng)由rs485電路將所述控制指令為串行數(shù)據(jù)信息輸出至下位機(jī)；下位機(jī)作為modbus從站，內(nèi)置rs485通信接口，接收上位機(jī)的控制指令并返回相應(yīng)數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，所述下位機(jī)為適用于多個(gè)modbus協(xié)議的從站設(shè)備，上位機(jī)對(duì)多個(gè)從站設(shè)備進(jìn)行下控操作，每個(gè)從站設(shè)備配置為唯一的數(shù)值為1-247之間的從站設(shè)備地址，所述從站設(shè)備地址用于區(qū)分不同的設(shè)備。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)所述上位機(jī)進(jìn)行初始配置時(shí)，能顯示下位機(jī)出廠默認(rèn)配置，上位機(jī)按照默認(rèn)配置與下位機(jī)進(jìn)行連接，上位機(jī)與下位機(jī)連接成功后，上位機(jī)能對(duì)下位機(jī)地址、波特率、超時(shí)時(shí)間、超時(shí)重試次數(shù)重新進(jìn)行配置。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，上位機(jī)根據(jù)modbus通信協(xié)議規(guī)范，構(gòu)造并發(fā)送命令幀給下位機(jī)，所述命令幀至少包括從機(jī)地址、功能碼、數(shù)據(jù)地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度信息，其中功能碼用于指示下位機(jī)執(zhí)行的操作類型，所述操作類型至少包括讀取寄存器和寫入寄存器。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，下位機(jī)根據(jù)命令幀解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，并封裝響應(yīng)幀返回給上位機(jī)，所述響應(yīng)幀通常至少包括從機(jī)地址、功能碼、數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼信息；上位機(jī)在接收到下位機(jī)的響應(yīng)幀后，對(duì)響應(yīng)幀進(jìn)行解析，解析所需的數(shù)據(jù)；上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行crc校驗(yàn)和錯(cuò)誤處理，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀讀取變頻器從站的可讀寄存器的數(shù)據(jù)以及寫入從站可寫寄存器數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)變頻器狀態(tài)的讀取和控制。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，上位機(jī)和下位機(jī)通過modbus通信的rtu報(bào)文幀進(jìn)行通信，所述rtu報(bào)文幀包括地址碼、協(xié)議數(shù)據(jù)單元和crc校驗(yàn)，所述rtu報(bào)文幀的第一個(gè)字節(jié)代表從站的地址；第二個(gè)字節(jié)代表讀寄存器數(shù)據(jù)和寫寄存器數(shù)據(jù)的功能，crc校驗(yàn)低字節(jié)在前，高字節(jié)在后，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)包括讀或?qū)憯?shù)據(jù)的基地址，讀寫寄存器的數(shù)量，寫入寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，返回上位機(jī)的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容包括包括讀或?qū)憯?shù)據(jù)的基地址，寄存器的數(shù)目，讀取或?qū)懭爰拇嫫鞯臄?shù)據(jù)內(nèi)容。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，上位機(jī)和下位機(jī)采用中斷模式和fifo模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)量達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)，通知cpu處理數(shù)據(jù)；當(dāng)需要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)首先被存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，然后由sci模塊自動(dòng)處理數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，還包括通信診斷模塊，所述通信診斷模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)控上位機(jī)和下位機(jī)通信狀態(tài)及通信質(zhì)量，通過上位機(jī)獲取的診斷參數(shù)對(duì)故障進(jìn)行定位和排查。

9.如權(quán)利要求8所述的一種基于modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，其特征在于，所述診斷參數(shù)至少包括驅(qū)動(dòng)通訊狀態(tài)、接收?qǐng)?bào)文次數(shù)、從站報(bào)文次數(shù)、廣播報(bào)文次數(shù)、其他報(bào)文次數(shù)、正常應(yīng)答次數(shù)、異常應(yīng)答次數(shù)、和校驗(yàn)錯(cuò)誤計(jì)、幀長(zhǎng)度異常計(jì)數(shù)和端口復(fù)位時(shí)間。

技術(shù)總結(jié)
一種基于Modbus通信的可配置多從站變頻通信系統(tǒng)，包括：上位機(jī)、Modbus通信模塊和下位機(jī)；其中：上位機(jī)和下位機(jī)之間通過Modbus通信模塊進(jìn)行通信，上位機(jī)根據(jù)Modbus通信協(xié)議規(guī)范，構(gòu)造并發(fā)送命令幀給下位機(jī)；下位機(jī)在接收到上位機(jī)的命令幀后，對(duì)命令幀進(jìn)行解析，根據(jù)命令幀解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，并封裝響應(yīng)幀返回給上位機(jī)；上位機(jī)在接收到下位機(jī)的響應(yīng)幀后，對(duì)響應(yīng)幀進(jìn)行解析，解析所需的數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的系統(tǒng)，具有高度的靈活性、可靠性、節(jié)省資源，高效易擴(kuò)展、提高數(shù)據(jù)傳輸速度和可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：祝兵權(quán),彭方婷,王傲能,丁煒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中冶南方（武漢）自動(dòng)化有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15