[发明专利]一种基于Modbus协议的多主机通讯系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及Modbus通讯总线应用扩展技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于Modbus协议的多主机通讯系统及方法。

背景技术

ModBus网络是一个工业通信系统，它可应用于各种数据采集和过程监控。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通信标准。在工业现场应用非常广泛。

根据ModBus协议规范，网络只有一个主机。但是现在很多工业现场由于可靠性的需要，很多监控设备都是冗余的，因此需要两个主机。现有的国内外基于这种情况的应用，都是通过在冗余的主机中编程相互切换Modbus通讯通道满足单主机的规范，同时冗余主机之间相互通讯，实现在两台主机中都能接收显示基于Modbus通讯的数据信息。在这种情况下，实现两台冗余主机Modbus通讯过程相对复杂，可靠性降低，同时如果主机数目增加，难度将大幅度增加。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于Modbus协议的多主机通讯系统及其通讯方法，通过轮询中断方式实现多通讯主机与通讯从机的Modbus通讯，简化了通讯流程，提高了通讯系统的可靠性。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种基于Modbus协议的多主机通讯系统，包括:微处理器、电源模块、存储单元模块、人机交互模块、时钟模块、RS485接口模块以及Modbus通讯处理分析模块；所述微处理器分别与存储单元模块、人机交互模块、时钟模块、RS485接口模块以及Modbus通讯处理分析模块连通；多个Modbus通讯主机和多个Modbus通讯从机通过所述RS485接口模块连接通讯系统，所述RS485接口模块的输入端配置有一前端隔离单元，所述RS485接口模块的输出端配置有一光耦隔离单元。

优选的，多个所述Modbus通讯主机通过至少两个所述RS485接口模块与所述通讯系统通讯连接，多个所述Modbus通讯从机通过一个所述RS485接口模块与所述通讯系统通讯连接。

优选的，所述Modbus通讯处理分析模块分别与存储单元模块和RS485接口模块连通，在所述RS485接口模块接收到的所述Modbus通讯主机通道的信息时，通过中断机制进行Modbus通讯处理，并与所述Modbus通讯从机接收的数据进行匹配。

优选的，所述前端隔离单元采用SN74LVC4245型控制芯片。

优选的，所述光耦隔离单元包括一光电耦合器，所述光电耦合器前端串联第一电阻R32，所述光电耦合器前端并联第二电阻R36和电容C66，所述光电耦合器采用TLP121型光电耦合器。

优选的，所述电源模块通过一单键开关电路连接电源。

优选的，所述人机交互模块包括一彩色触摸屏。

一种基于Modbus协议的多主机通讯系统的通讯方法，包括以下步骤：

步骤一、通过电源模块给整个通讯系统供电，通讯系统进行自检，检查安装的存储单元模块、人机交互模块和RS485接口模块工作是否正常，自检正常之后，通讯系统开始工作；

步骤二、根据Modbus通讯需求，通过人机交互模块设置Modbus通讯主机的数量；

步骤三、当通讯系统运行时，在人机交互模块上显示通道通讯状态信息；

步骤四、当通讯系统运行时，Modbus通讯主机发送数据请求信息时，利用中断处理方式，将Modbus通讯主机的通道进行标记，存入缓冲区，同时将请求信息通过RS485接口模块发送给Modbus通讯从机，此后根据Modbus通讯协议在中断程序中进行Modbus通讯主机和Modbus通讯从机信息的交互，当交互完成后，释放Modbus通讯主机和Modbus通讯从机的通路；

步骤五、当通讯系统运行时，多个Modbus通讯主机同时请求Modbus通讯从机信息时，利用中断处理方式，将多个Modbus通讯主机的通道分别进行标记，存入缓冲区，进行轮询中断处理，首先将第一个Modbus通讯主机的请求信息通过RS485接口模块发送给Modbus通讯从机，此后根据Modbus通讯协议在中断程序中进行Modbus通讯主机和Modbus通讯从机信息的交互，当交互完成后，释放Modbus通讯主机和Modbus通讯从机的通路，然后进行第二个Modbus通讯主机和Modbus通讯从机的通讯交互，依此类推。

本发明至少包括以下有益效果：