一种基于Modbus协议的多主机通讯系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Modbus协议的多主机通讯系统及方法
本专利技术涉及Modbus通讯总线应用扩展
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于Modbus协议的多主机通讯系统及方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。为了实现根据本专利技术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。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术能够通过轮询中断方式实现多主机与从机的Modbus通讯，简化了通讯流程，提高了可靠性，适用性广，具有很好的市场前景；2、本专利技术能够结合现场需要设置主机通道数量，通过人机界面进行设置，操作简单，使用方便灵活；3、本专利技术的装置结构简单，使用维护方便，稳定性和可靠性高；4、采用在通信接口模块的前后端设置有前端隔离单元和光耦隔离单元，消除信号干扰，同时对基通讯系统进行了有效保护。本专利技术的其他优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是本专利技术一通讯系统的原理结构图；图2是本专利技术的整体连接结构示意图；图3为实施例中RS485接口模块输入输出口隔离处理电路图，其中，图3(a)为RS485接口模块输入端的前端隔离单元电路图，图3(b)为RS485接口模块的输出端配置的光耦隔离单元电路图；图4为实施例中单键开关电路的电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其他元件或其组合的存在或添加。如图1-4所示，本专利技术提供一种基于Modbus协议的多主机通讯系统，包括微处理器1、电源模块7、存储单元模块3、人机交互模块2、时钟模块4、RS485接口模块5以及Modbus通讯处理分析模块6；所述微处理器1分别与存储单元模块3、人机交互模块2、时钟模块4、RS485接口模块5以及Modbus通讯处理分析模块6连通。如图2所示，多个Modbus通讯主机和多个Modbus通讯从机通过所述RS485接口模块5连接通讯系统。微处理器1可使用单片机、DSP或ARM等；RS485接口模块5的接口为标准的RS485。本实施例中，所述RS485接口模块5的输入端配置有一前端隔离单元，通讯系统中的通讯信号通过所述前端隔离单元连接所述RS485接口模块5的输入端，如图3(a)所示，所述前端隔离单元采用SN74LVC4245型控制芯片，为了防止通讯系统中因输入输出信号灌入电流引起监控单元发热或者过流，对所有的输入输出按钮或信号做隔离处理。同时，所述RS485接口模块5的输出端配置有一光耦隔离单元，所述RS485接口模块5的输出端通过所述光耦隔离单元连接系统中的多个Modbus通讯主机和多个Modbus通讯从机，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。具体的，如图3(b)，光耦前端电阻可根据使用光耦选型进行配置，本设计选取TLP121，取R32和R36分压和限流。当回路中有大电流流过时，确保电流经过隔离芯片流入地端，防止通讯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Modbus协议的多主机通讯系统，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种基于Modbus协议的多主机通讯系统，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的基于Modbus协议的多主机通讯系统，其特征在于，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。3.如权利要求2所述的基于Modbus协议的多主机通讯系统，其特征在于，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。4.如权利要求3所述的基于Modbus协议的多主机通讯系统，其特征在于，所述前端隔离单元采用SN74LVC4245型控制芯片。5.如权利要求4所述的基于Modbus协议的多主机通讯系统，其特征在于，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。6.如权利要求5所述的基于Modbus协议的多主机通讯系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文华，王镇，江涛，李好好，
申请(专利权)人：江苏舾普泰克自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32