隨著工業(yè)控制技術(shù)的迅速提高和以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,工業(yè)智能儀器設(shè)備開始朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。工控設(shè)備大多使用現(xiàn)場總線技術(shù),但現(xiàn)場總線種類繁多,沒有統(tǒng)一的協(xié)議標準,而以太網(wǎng)技術(shù)的實時性和穩(wěn)定性不高,現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)相互融合成為當前研究的重點。本文設(shè)計并研制了一款基于Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)通信網(wǎng)關(guān),利用以太網(wǎng)實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的遠程監(jiān)控。本文首先提出了以LPC2214+RTL8019AS+MAX3485為核心的系統(tǒng)硬件設(shè)計方案,并在原理圖、PCB制板等方面進行了多項抗干擾設(shè)計,有效增強了Modbus TCP網(wǎng)關(guān)的EMC性能。并在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上,采用分層設(shè)計思想進行了軟件設(shè)計,完成三大功能模塊:Modbus RTU/ASCII協(xié)議棧、Modbus TCP協(xié)議棧、Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換。此外,針對Modbus TCP載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）的二進制指數(shù)后退算法BEB（Binary E... 

【文章來源】：天津理工大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和目的
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 當前研究中存在的問題及本課題的解決方案
        1.3.1 工業(yè)以太網(wǎng)實時性
        1.3.2 網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換
        1.3.3 抗干擾性（EMI）
    1.4 主要研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第二章 方案的總體設(shè)計
    2.1 課題總體設(shè)計要求
    2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案
        2.2.1 硬件設(shè)計
        2.2.2 軟件設(shè)計
        2.2.3 算法改進
    2.3 本章小結(jié)
第三章 MODBUS TCP網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計
    3.1 Modbus TCP網(wǎng)關(guān)整體硬件架構(gòu)
    3.2 嵌入式處理器LPC2214
    3.3 硬件電路設(shè)計
        3.3.1 晶振電路設(shè)計
        3.3.2 JTAG 接口電路
        3.3.3 RS-485 驅(qū)動電路
        3.3.4 以太網(wǎng)接口電路
    3.4 本章小結(jié)
第四章 MODBUS TCP網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)計
    4.1 Modbus標準協(xié)議
        4.1.1 Modbus協(xié)議概述
        4.1.2 Modbus串行通行模式
        4.1.3 差錯校驗方法
        4.1.4 Modbus TCP
    4.2 Modbus RTU/ASCII協(xié)議棧的設(shè)計
    4.3 Modbus TCP協(xié)議站的設(shè)計
        4.3.1 TCP/IP協(xié)議棧的設(shè)計
        4.3.2 Modbus TCP協(xié)議棧的設(shè)計
    4.4 Modbus TCP網(wǎng)關(guān)的設(shè)計
        4.4.1 協(xié)議轉(zhuǎn)換
        4.4.2 速度匹配
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于MODBUS TCP的MAC機制改進及仿真
    5.1 MAC層的CSMA/CD協(xié)議
        5.1.1 Modbus TCP應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域的問題
        5.1.2 CSMA/CD通信機制的實時性
    5.2 通信延時分析
        5.2.1 排隊延時
        5.2.2 發(fā)送延時
        5.2.3 傳輸延時
    5.3 OPNET仿真建模
        5.3.1 建模概述
        5.3.2 CSMA/CD仿真
    5.4 CSMA/CD的改進
        5.4.1 CSMA/CD改進的實現(xiàn)
        5.4.2 改進后的CSMA/CD
    5.5 本章小結(jié)
第六章 MODBUS TCP網(wǎng)關(guān)測試
    6.1 Modbus TCP網(wǎng)關(guān)通信測試平臺的搭建
    6.2 Modbus TCP網(wǎng)關(guān)通信功能測試
        6.2.1 RTU Master–TCP Slaver模式
        6.2.2 ASCII Master–TCP Slaver模式
        6.2.3 TCP Master–RTU Slaver模式
        6.2.4 TCP Master–ASCII Slaver模式
    6.3 Modbus TCP網(wǎng)關(guān)實時性測試
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)和展望
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]MODBUS通信協(xié)議在水位自動監(jiān)管中應(yīng)用[J]. 饒君英.  電子技術(shù)與軟件工程. 2016(24)
[2]基于S7-1200 PLC的Modbus-TCP通信應(yīng)用[J]. 劉東海.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(29)
[3]MODBUS TCP通訊協(xié)議在PLC與串口服務(wù)器的通訊應(yīng)用[J]. 馬永鈞,王彥龍.  信息通信. 2016(10)
[4]基于Modbus/TCP協(xié)議的塔式起重機無線監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 張敏三,劉海龍.  電子設(shè)計工程. 2016(19)
[5]基于遠程監(jiān)控技術(shù)的電力調(diào)度設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 侯廣松,高軍,徐珂,吳衍達.  電子設(shè)計工程. 2016(17)
[6]油井遠程智能監(jiān)控主控系統(tǒng)[J]. 胡瀅.  電子技術(shù)與軟件工程. 2016(16)
[7]基于Modbus和TCP/IP的真空感應(yīng)爐在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 曲楠,李超,潘鵬松.  測控技術(shù). 2016(08)
[8]一種嵌入式KNX-Modbus TCP網(wǎng)關(guān)的實現(xiàn)方法[J]. 趙艷領(lǐng),韓丹濤,閆曉風.  智能建筑與智慧城市. 2016(07)
[9]基于ModBus/TCP的溫度沖擊自動試驗系統(tǒng)[J]. 陳科,夏繼強,耿春明.  儀表技術(shù)與傳感器. 2016(07)
[10]Modbus/TCP多層訪問控制過濾技術(shù)[J]. 蔣臣,王華忠,凌志浩,路偉.  自動化儀表. 2016(07)

博士論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高性能定位算法研究[D]. 陳媛芳.大連理工大學(xué) 2014
[2]工業(yè)以太網(wǎng)實時通信與系統(tǒng)維護的建模與優(yōu)化[D]. 金海波.大連理工大學(xué) 2014

碩士論文
[1]SCADA系統(tǒng)的Modbus/TCP協(xié)議安全研究[D]. 楊靜.北京工業(yè)大學(xué) 2016
[2]光伏電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王偉.北京交通大學(xué) 2015
[3]基于CAN-Modbus/UDP的艦船病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 景柏豪.江蘇科技大學(xué) 2013
[4]基于Modbus TCP協(xié)議的遠程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計[D]. 李晶.浙江工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：2908666