基于Modbus协议和CAN通信接口的自然环境分布式温湿度测控系统设计
目前,大型基地(如仓库)对其空间内部的温度和湿度参数非常关注,因为这直接关系到其中储存的设备是否能够无腐蚀、完好的被保存。因此,能够自动测量空间内的温湿度并在需要的时候开启风机以控制温湿度是很有必要的。本文提出用分布式系统结合Modbus协议来高稳定高可靠地收集数据,同时在PC机上利用ACCESS的强大功能分析和处理数据并发出风机指令,从而实现温湿度的自动测控。
系统构成
该温湿度测量控制系统属于传感器空间立体分布式测控系统,采用PC主机和一台上位机、以及若干台下位机来实现主从式通信,同时使用RS485通信方式并采用Modbus协议组成工业级485网络,然后再加上风机、打印机等。从而构成一套完整的系统来实现对基地的温度湿度参数进行监测和控制。下位机采用一线总线(12wireinter2face)温度传感器来和shtll humidty sensor精确地采集温湿度信号,并应用PIC16单片机会把处理后的信号通过RS-485总线发送给上位机。上位机会AT89S52中央控制单元,可进行数据处理和数据储存,并可与PC机会实现数据交互,进而通过该网络驱动风力发电装置开关通断。
Modbus协议
Modbus协议适用于半双工的一种RS-485总线,该总线通常由一个主站及其它多个从站组成,每个从站分配唯一地址。在工作时,以命令——应答方式进行通讯,每一种命令帧都对应着一种应答帧,主站可以向要访问某个从站发出命令帧,然后由匹配地址响应,再向主站发出与命令帧相应的一个或多个应答帧;不匹配地址不响应该命令帧。这样的问答交流方式可以极大提高了正确性。
系统硬件实现
该系统硬件采用一台上位机关联若干台下位机关构建通信网络,从而完成了数据收集及存储。
上位机关由AT89S52微控制器、通讯模块、存储模块及状态指示模块构成了,上图所示为其结构。
下位机关则由PIC16微控制器、温度传感器、高低压气体传感器、高低压液体传感器及风力发电装置驱动单元组成了,其结构如图所示。
图4展示了基于MODBUS protocol 的 485 通讯网络配置方法概述。
系统软件设计
本项目中所需软件主要使用Visual Basic语言开发,并且依赖于Access数据库管理。此软件特点简单易操作,其主要功能包括:用户管理(添加删除用户,以及密码权限设置)、系统设置(例如温度/ 湿度探头ID设置)、交互操作(读取来自基座端上的所有实时数值信息)、处理算法(根据设定条件判断是否触发报警任务),显示界面(提供实时数值显示屏幕),历史记录分析工具以及输出报告生成程序等功能,如图5所示。
5 结束语
本文详细讨论了如何利用基于MODBUS protocol 的 RS-485 网络技术执行环境中的实际操作步骤。文章按照项目具体要求,为每一步骤提供具体实施方法,以供潜在开发者参考指导。在此基础之上,可以进一步扩展其他相关技术解决方案以满足更复杂需求。