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现场总线技术被认为是新一代自动化设备的标志性技术。当前现场总线协议有许多种,不同的总线协议适用不同的应用场合。因此目前是多总线并存局面。Modbus通讯协议由于其简单性,在低压电器领域各种带通讯接口的产品基本上均带ModbusRTU通讯协议。作为ODVA先进的通用工业协议(CIP)构架中的一部分,DeviceNet现场总线协议全面使用面向对象的方法,符合技术发展的趋势,是目前国际上应用最广泛最有前途的的几种现场总线之一,并已成为国家标准GB/T18858.3-2002。所以研究Modbus、DeviceNet通讯协议转换并开发Modbus/DeviceNet通讯适配器具有重要的研究价值和市场价值。
本文主要研究工作包括:1、首先借鉴计算机网络协议工程的相关理论、工具、方法等内容阐述了现场总线协议的开发,分析了协议工程中设计、模型、实现三方面主要内容及DeviceNet、Modbus现场总线协议的特点。然后使用面向对象的方法分别从网络对象和节点内部对象模型的角度分析了DeviceNet总线应用层协议,全面解析了DeviceNet的面向对象的模型、框架、通讯模式等。最后研究了Modbus通讯协议,利用双口RAM进行数据交换,提出了实用的通讯协议转换方法。
2、开发了具有自主知识产权的可配置Modbus/DeviceNet通讯适配器。硬件上设计实现了以单片机和CAN控制器芯片为核心的DeviceNet总线接口模块电路及以单片机、RS485收发器为核心的Modbus接口模块电路。软件上主要设计实现了Modbus主站协议程序、PC机配置程序、预定义主从连接从站协议程序,软件功能模块包括报文收发模块、标识对象等基本对象模块、显式报文处理模块、轮询I/O报文处理模块等。
3、在国家级认证实验室通过GB/T18858.3-2002标准测试。测试结果表明Modbus/DeviceNet通讯适配器完全符合DeviceNet现场总线标准。通过典型配电系统应用表明产品质量可靠。经过上海情报所检索表明产品达到国际先进水平。