基于RS485总线的监控系统研究与设计

3. 2 USB转RS485协议转换器

USB 转RS485 协议转换器是一款即插即用型的协议转换器， 完全兼容U SB （ Universal Seria l Bus）Rev: 2. 0; 支持任何波特率、数据位、停止位、数据收发时间间隔等参数， 是一款自适应的协议转换器。

支持RS- 232 /485界面， 2Mbps以上数据传输速率。

支持自动握手协议； 支持远程唤醒和电源管理； 支持USB总线直接取电， 无需外接电源（ DC 5V） ; 驱动程序分二次确认， 第一次为芯片驱动， 第二次为I /O 端口驱动， 为同一目录下的驱动程序即可完成。

4 监控系统的软件设计

监控系统的软件系统采用Borland C++ Builder 6设计开发， 通过其功能强大的图形化控制界面， 及SPComm控件在串行口下编程， 采用Modbus协议，通过USB 转RS485协议转换器， 很好地实现了上位机与PID调节仪表的通讯功能， 从而可以方便的通过对上位机监控系统界面的操作， 实现对生产线上各个分区仪表的参数监测与远程操作控制。

该软件系统主要包括三部分： 钢制品生产线上罩式炉设备的温度监测系统， 数据库系统， 以及PID调节仪表的读写数据系统。

4. 1 Modbus通信

标准的Modbus口是使用与RS - 232C 兼容的串行接口， 它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由Modem组网。

控制器通信使用主- 从技术， 即主设备能初始化传输（查询）。从设备根据主设备查询提供的数据作出相应反应。无论主设备查询还是从设备响应， 每个Modbus帧都包括地址域、功能域、数据域、错误检测域。Modbus通信有两种模式： ASC II模式和RTU 模式。相对于ASC II模式， RTU 模式在同样的波特率下， 可比ASCII模式传送更多的数据。

使用RTU模式， 消息发送至少要以3. 5个字符时间的停顿间隔开始。整个消息帧必须作为连续的流传输。如果在帧完成之前有超过1. 5个字符的停顿时间， 接收设备将刷新不完整的消息并假定下一个字节是一个新消息的地址域。同样的， 如果一个新消息在小于3. 5个字符时间内接着前个消息开始， 接收的设备将认为它是前一个消息的延续。这将导致一个错误， 因为在最后的CRC 域的值不可能是正确的。一个典型的消息帧如表1所示。

表1 RTU消息帧

PID 调节仪表采用Modbus- RTU 模式进行上位机通讯， 协议格式为： 8个数据位、1个停止位、无校验位， 发送接收数据都是以十六进制格式进行。

发送数据格式如表2所示。

表2 发送数据格式

其中， 参数的通讯地址用一个字节表示时， 对应A2位置， A1默认为00H; 03、04指令均为读命令， 其中04对应读取的数据不可写入， 03与06 指令对应参数地址， 一个读取、一个写入； A1、A2与A3、A4组成两个双字节的数据， CRC 校验码是一个双字节数据， 所有的数据都是高位在前， 低位在后； 03、04指令读取数据时， A 1、A2 为开始读取的地址， A3、A4为连续读取数据的个数； 06指令中， A1、A2需要写入数据的地址， A3、A 4表示要写入的数据。

返回数据格式， 06 指令写入数据时， 发送与返回的数据一致； 03、04指令返回数据格式如表3 所示， 其中返回数据字节数为： N × 2。

表3 返回数据格式