基于MODBUS协议的小环境恒湿系统设计

　　0　引言

　　空气湿度对环境影响较大,它直接关系到生产产品的存储时间和存储质量。在湿度较高的环境中,物品易于受潮并霉变,金属则会锈蚀,半导体电子元器件则可能会失效,因此湿度控制得到了广泛的应用。针对某武器存放环境的实际情况,设计开发了一套基于转轮除湿机的恒湿系统,并将Modbus协议引入到了系统中,系统内部各单元之间的通信符合Modbus协议,这使得整个系统和系统内的每台设备均可跟其它使用Modbus协议的网络或设备进行互连和组网,有利于整个自动化管理网络的建立。

　　1　MODBUS协议简介

　　Modbus协议是位于OSI模型第7层的应用层消息协议,它没有规定物理层,支持传统的异步串行传输总线(如RS-232、RS-422和RS-485)、以太网设备和高速令牌传递网络Modbus Plus等。标准的Modbus网络使用的是RS-232C兼容串行接口,它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率和奇偶校验,控制器能直接或经由Modem进行组网。控制器在标准的Modbus网络上通信时使用主从技术,主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从设备通信;控制器能设置为ASCII和RTU这两种传输模式中之一种。为了便于与基于单片机的仪表进行通信,一般采用RTU传输模式,RTU模式以传输间隔来标识整个消息帧的开始和结束,典型的RTU消息帧为“设备地址(1 byte)、功能代码(1 byte)、数据(n bytes)、CRC校验(2 bytes)”。此协议要求每个控制器必须知道作为从机的设备地址,并能识别按地址发来的消息和根据消息来执行相应的请求,如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。

　　2　系统结构及工作原理

　　系统结构原理图如图1所示。整个系统由一个控制中心,多台转轮除湿机和多个点位的温湿度传感变送器等组成,受RS-485总线规范总节点数目的限制,除湿机和二次仪表的总数目不得超过32。除与系统内部单元进行通信的RS-485接口外,控制中心还具有一个与上位机或其它设备进行外部通信的RS-485接口,内部RS-485总线与外部RS-485总线是相隔离的。控制中心定时巡采温湿度变送器和除湿机发来的数据(包括监测点的温度、湿度和除湿机的启闭状态)并能将采集到的数据存储到指定的存储器,并根据各温湿度监测点的数据来决定整个网络中的各个除湿机的开启情况,系统通信方式为主从式,控制中心作为主机,其它设备均为从机,系统内各单元间的交互全部使用通信命令。温度传感器采用高精度的铂电阻进行测温,湿度传感器采用HIH3610序列的对湿度进行测量。

　　3　Modbus协议在系统中的应用

　　3·1　MODBUS协议RTU模式介绍