[发明专利]一种基于Modbus的工业现场数据采集分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于工业现场总线的数据采集分析系统及其分析方法，尤其是涉及Modbus总线的数据采集与分析系统。

背景技术

Modbus是一位于开放式通信系统互联参考模型第7层的应用层通信协议，提供连接至不同总线或网络的设备间客户机/服务器通信，主要用于TCP/IP和串行链路传输网络。同时，Modbus也是一请求/响应型协议，通过功能码提供相应服务。

由于其公开发表，帧格式紧凑，支持多种传输网络，易于开发等特点，Modbus协议在工业自动化生产领域已得到广泛应用。

但是，Modbus设备及网络仅支持工业现场数据的实时读写，无法提供对数据对象本身的描述、存储、分析，不能满足工业生产的信息化管理。

同时，Modbus是在1979年为可编程控制器通信开发，不支持大型数据对象，并导致目前工业现场大多数设备仅支持串行链路通信，不能满足远程网络监控与数据信息化管理。

专利方面，通过国家知识产权局的专利检索平台发现，Modbus协议的相关研究主要集中于Modbus转其它协议的网关实现以及针对Modbus帧本身的分析系统，目前未发现针对Modbus设备及网络内的数据对象的采集、存储与分析的新发明与装置。

而目前，基于Modbus网络的工业生产现场的调试、运行、预警等环节都对基于Modbus的工业现场数据采集分析系统有着广泛而迫切的需求。

发明内容

本发明针对上述问题的不足，提出一种基于Modbus的工业现场数据采集分析系统，该系统基于ARM嵌入式平台和嵌入式操作系统，在实现Modbus协议栈的基础上，一方面通过自主设计的采集分析策略库实现工业生产现场的数据管理需求；另一方面，通过TCP/IP及ModbusTCP协议实现与上位机的数据通信，从而满足远程的工业现场数据查询、监控与信息化管理。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种基于Modbus的工业现场数据采集分析系统，包括上位机、嵌入式平台、Modbus设备以及网络；所述嵌入式平台通过RS232或RS485总线与Modbus设备或网络连接，同时所述嵌入式平台按数据采集周期对Modbus设备或网络中的工艺参数进行查询读取，存储于嵌入式平台内，并通过嵌入式平台进行分析和管理；另外所述嵌入式平台还通过以太网接口接入本地局域网或外部因特网中，通过响应上位机请求，实现工业自动化生产的远程信息化管理和监控。

优选的：所述上位机内设置有Wince嵌入式操作系统，所述Wince嵌入式操作系统用于管理整个嵌入式平台的硬件资源和框架，并提供图形用户界面；所述嵌入式平台包括数据采集分析系统底板和核心板，其中，所述数据采集分析系统底板通过系统总线与核心板相连，且数据采集分析系统底板上设置有第一串口、第二串口、第三串口以及以太网口，所述第一串口、第二串口、第三串口以及以太网口均与数据采集分析系统底板的系统总线相连；同时所述第一串口与Modbus设备相连，用于完成Modbus设备在串行链路上的数据通信；所述第二串口与工业现场上位机相连，用于完成对嵌入式平台的运行调试及数据通信；所述第三串口与工业现场的Modbus设备或网络相连，完成Modbus设备或网络在串行链路上的数据通信；而所述以太网口经局域网实现与上位机之间的TCP/IP通信，用于技术人员通过上位机对工业现场工艺参数进行信息化管理；所述核心板包括中央处理器、内存、NandFlash和NorFlash，所述中央处理器、内存、NandFlash和NorFlash分别与数据采集分析系统底板的系统总线相连。