基于Modbus协议的自然环境温湿度测控系统设计探索Can总线与485总线在空间分布式应用中的差异

目前,随着对大型基地(如仓库)的温度和湿度参数管理越来越关注,因为这直接关系到储存设备是否能够无腐蚀、完好地被保存。因此,自动测量空间内的温湿度并在需要时开启风机以控制温湿度是非常必要的。本文提出一种结合Modbus协议的分布式系统,可以高稳定、高可靠地收集数据,并且在PC机上利用ACCESS强大的功能分析和处理数据,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是一个传感器空间立体分布式测控系统,它采用PC主机和一台上位机、以及若干台下位机来实现主从通信,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。这样就构成了一个完整的系统,用来监测和控制基地的温度和湿度参数。

下位机采用一线总线(12wireinter2face)温度传感器来精确采集温湿度信号,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。上位机是由AT89S52中央控制单元组成,可进行数据处理和数据储存,并可与PC实现数据交互,以便驱动风機開關通斷。

图1展示了整个系统框图。

Modbus协议

Modbus协议适用于半双工RS-485总线。这类网络通常有一个主站多个从站,每个从站分配唯一地址。当工作时,采用命令应答通讯方式,每种命令帧都对应一种应答帧。在这种模式下,当主站向要访问的一台从站发出命令帧后,该地址匹配的一台从站在响应,再向主站发回与命令帧相应的一个或多个应答帧;其他不匹配地址的一律不响应,因此提高了正确性。此外,还定义了许多功能代码,不同功能代码要求不同的响应类型。Modbus分为ASC码模式(ASCII)及RTU模式,大多数应用选择RTU方式以达到更快速度传输更多信息。

系统硬件实现

该硬件部分通过一台上位机构成通信网络,从而完成数据收集及存储。其中,上位机关键部件包括AT89S52微控制器、通讯模块、存储模块及状态指示模块,其结构如图2所示。而下位机关键部件则包含PIC16微控制器、温度/湿度传感器、一系列状态指示模块及其通讯模块,其结构如图3所示。此外,还有一张图4展示了基于Modbus protocol 的485 通信网络架设方式视觉化表达。

系统软件设计

本项目中用到的软件可以利用VB语言开发,并且基于Access数据库进行管理。本软件具有Windows操作界面简单易用性,其主要功能包括:用户管理设置,如添加删除用户密码权限管理;监控软件配置项设置,如溫濕傳感器地址参数设定;資料交互,即读取来自上位機の儲存之數據;資料處理,其中涉及數據备份报警值设定,对讀取數據進行處理並決定是否需啟動風機;資料顯示即根据需求對采集溫濕秀現實況显示;歷史數據分析查询,即通過軟體查看歷史溫濕紀錄進行分析统计,並提供各個時段平均溫濕報表打印等服务。

5 结束语

本文旨在详细介绍如何利用基于Modbus protocol 的 485 网络进行溫濕參數采集與調節策略。本文章针对实际项目情况给出了具体实施方法,为设计者参考使用提供了指导意见。

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