基于Modbus协议的库房监控系统的设计与实现
发布时间：2021-10-17 08:34
库房作为保管物品的重要场所,如果库房的环境不符合物品的保存条件,尤其诸如保存古籍档案或中药类库房,库房内的重要物资的存放得不到保障,对人类的生产生活会造成较大影响。因此,建立监控系统来保证库房的良好环境显得尤为重要。随着传感器和嵌入式相关技术的突破以及通信技术的创新,相关技术已经应用于库房监控管理。但其仍然面临着较多问题,其中功能单一、效率低下及时效性差等问题较为突出。在此背景下,本文研究了嵌入式系统中主流的Modbus协议,借助于μC/OS-Ⅱ实时操作系统以及FreeModbus协议栈,提出了一种基于Modbus协议的库房监控系统。首先,本文调研了国内外对库房环境的设计与管理要求,以及库房监控系统的发展现状,结合国内本领域的发展,制定了项目方案。其次,对Modbus通信协议进行深入的研究,根据Modbus协议的三种模式:RTU、ASCII以及TCP的特性及差别,确定了 RTU模式作为现场监控设备与数据处理子系统的数据传输协议,TCP模式作为PC上位机与数据处理子系统进行以太网通信的传输协议,完成了本系统的通信方案的总体方案制定。接着,根据系统的整体需求,确定了各子系统的分工,包括数据...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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事务处理任务，然后主机在ＰＤＵ上添加相关附加域，形成ＡＤＵ。其中包含地址域，??用来指示从机地址信息，便于主机对从机进行寻址操作。尾部包含检验码用来对报??文内容进行冗余检验，确保数据正确传输。最后，从机收到主机请求后，对数据进??行处理，并返回相应郑响应帧的ＡＤＵ和ＰＤＵ单元与发送帧格式相同，数据域包??含从机的处理结果｜３６＿３８］。若从机响应请求过程中发生错误，会生成异常报文。其包??含一个异常功能码和一部分异常码，异常码用来供主机识别及完成后续操作。??Ｍｏｄｂｕｓ事务处理如图２．２所示。??－．１?｜功能码｜数据响应｜??启动?ｕＶ????！??丨蠢」?＇?￣ｓ执行操作１??？?ｔ＃．?Ｉ???一＊一１?启动响／ｊＺ?１??丨于Ｕ?＾??—ｉ接收响ｇ?＾ｉ能码Ｉ数据响应Ｉ??Ｉ?？：?「功能码ｉ数据响应Ｉ??－Ｑ－ｊ?，一后切谞求■—?１??常＇ｓ执丨Ｔ操作ｉ??一－＇一－＾启动响应ｉ??应?，??：?：??＇｜?ｊ妾哼啊??图２．２?Ｍｏｄｂｕｓ事务处理??２．?２．?３?Ｍｏｄｂｕｓ串行链路协议??Ｍｏｄｂｕｓ串行链路协议位于ＯＳＩ模型的第２层，也就是数据链路层，采丨丨ｊ异步??串口通信。在物理层，Ｍｏｄｂｕｓ串行链路协议可采用ＴＩＡ／ＥＩＡ－４８５或Ｔ丨Ａ／ＥＩＡ－２３２??等物理接口，但一般采用Ｔ丨Ａ／ＥＩＡ４８５物理接口，也就是ＲＳ４８５｜３９］。阁２．３给出／??８??
??稳定，部分设备可支持红外开启。串口屏，主要实现人机交互，包括设定阈值以及??手动开启设备进行环境的调节。而ＬＥＤ屏则滚动显示当前最新环境参数。??此外，控制器携带以太网模块，通过以太网总线，将实时环境参数上传给远程??控制子系统。??远程控制子系统是采用Ｃ／Ｓ架构的ＰＣ上位机，运用Ｓｏｃｋｅｔ套接字技术，通过??以太网与控制器相连，并以ＳＱＬ?Ｓｅｒｖｅｉ？数据库实现数据的保存与处理Ｉ％。ＰＣ上位??机可以实现对库房的自动与手动监控、环境数据存储与查询。??系统总体架构设计如图３．１所示。??１?ｒ＾－??以太网??ＰＣ?ｈ位机??ＩＩ?Ｉ??——Ｌ—］??＠路由器??以太网??［翻器叫丨园控―卜１??！串口屏?ｉ?！串口屏?｜??Ｉ?ＲＳ４８５?＇?，?ＲＳ４８５??１?｜?！?１?｜?Ｉ??？?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１???Ｉ?Ｉ?Ｉ??＇｜监测器Ｉ?｜监测器Ｎ?“?，?１…１?｜监测器１?｜监测器Ｎ?｜?，ｒ?｜?：?Ｉ??Ｉ??????Ｊ．Ｌ?Ｌ?Ｉ?Ｉ????????Ｌ?Ｉ??Ｉ???Ｉ＿Ｌ＿１?夕卜?Ｅ?，?｜???ｒ＿Ｌ＿｜?外?Ｅ?，??Ｉ丄丄?ＪＬ?Ｉ?控?Ｄ?｜?ｉ丄?Ｉ?丄?Ｉ?控?Ｄ??Ｉ传?传…传?传?制?显■?ｉ传?传…传?传?制?Ｓ：??，感?感?感?感?模?示?，感?感?感?感?模?示??丨器…器?器…器?块?屏１丨器…器?器…器?块?屏?１??．１?Ｎ?Ｉ?Ｎ?＇ｉｌＮＩＮ?１??Ｉ?＿?＿Ｊ?Ｌ＿ｌ?????｜?１?￣?￣?￣￣￣?????｜??Ｌ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Modbus TCP的库房环境监控系统的设计[J]. 赵文慧,张国平,朱阿曼,朱文博,徐洪波. 电子测量技术. 2020(01)
[2]以ARM Cortex-M3为控制核心的蹲便器自动冲水抽纸系统设计[J]. 周金芝,杨明. 安庆师范大学学报(自然科学版). 2020(01)
[3]MODBUS协议簇简介[J]. 王玉敏. 中国仪器仪表. 2019(12)
[4]纸质档案保护工作的重要性及其未来发展[J]. 王海英,张琳琳. 现代交际. 2019(23)
[5]多通信模式库房环境监控系统设计[J]. 朱毅,葛镜,王宇飞,张国平. 实验室科学. 2019(05)
[6]基于FPGA与W5500的以太网接口设计[J]. 孙健,杨添博,张睿宇,王民,刘洪亮. 工程与试验. 2019(03)
[7]基于RS-485总线的MODBUS通信协议在单片机上的实现[J]. 马亚玲. 通信电源技术. 2019(07)
[8]基于Android技术的档案库房监控系统设计[J]. 张兴. 兰台内外. 2019(15)
[9]中药房库房环境管理对药品质量的影响分析[J]. 赵清. 中国医药指南. 2019(14)
[10]基于VB的档案库房温湿度实时监控系统[J]. 廖昌兰,李云胜. 山西科技. 2019(02)
博士论文
[1]基于现场总线的自抗扰控制器研究[D]. 孙明革.吉林大学 2010
[2]现场总线网络技术的研究[D]. 方晓柯.东北大学 2005
硕士论文
[1]基于STM32的智能门禁系统的设计[D]. 杨晶晶.华北理工大学 2019
[2]智能葡萄大棚监测系统设计[D]. 李振东.安徽理工大学 2019
[3]基于STM32的塔吊监控系统设计[D]. 路彦刚.西安工程大学 2019
[4]基于Modbus协议的数据采集系统的研究[D]. 王鹏.合肥工业大学 2019
[5]基于Modbus/TCP协议的信息安全防护技术研究[D]. 董巧.西安工程大学 2018
[6]基于Modbus TCP/IP协议的地铁信号设备电源远程监控系统[D]. 魏洋.西南交通大学 2018
[7]基于Modbus网关的通信基站动力环境监控系统设计与实现[D]. 林晨.国防科技大学 2018
[8]基于Modbus总线的产线数据采集管理系统及应用[D]. 莫哲萌.浙江理工大学 2018
[9]基于Arduino的室内环境监测报警系统设计与实现[D]. 柯登科.华中科技大学 2017
[10]Modbus RTU/ASCII转Modbus TCP网关关键技术及应用研究[D]. 曹士芹.天津理工大学 2017
本文编号：3441460
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?Ｍｏｄｂｕｓ通用顿??７??
事务处理任务，然后主机在ＰＤＵ上添加相关附加域，形成ＡＤＵ。其中包含地址域，??用来指示从机地址信息，便于主机对从机进行寻址操作。尾部包含检验码用来对报??文内容进行冗余检验，确保数据正确传输。最后，从机收到主机请求后，对数据进??行处理，并返回相应郑响应帧的ＡＤＵ和ＰＤＵ单元与发送帧格式相同，数据域包??含从机的处理结果｜３６＿３８］。若从机响应请求过程中发生错误，会生成异常报文。其包??含一个异常功能码和一部分异常码，异常码用来供主机识别及完成后续操作。??Ｍｏｄｂｕｓ事务处理如图２．２所示。??－．１?｜功能码｜数据响应｜??启动?ｕＶ????！??丨蠢」?＇?￣ｓ执行操作１??？?ｔ＃．?Ｉ???一＊一１?启动响／ｊＺ?１??丨于Ｕ?＾??—ｉ接收响ｇ?＾ｉ能码Ｉ数据响应Ｉ??Ｉ?？：?「功能码ｉ数据响应Ｉ??－Ｑ－ｊ?，一后切谞求■—?１??常＇ｓ执丨Ｔ操作ｉ??一－＇一－＾启动响应ｉ??应?，??：?：??＇｜?ｊ妾哼啊??图２．２?Ｍｏｄｂｕｓ事务处理??２．?２．?３?Ｍｏｄｂｕｓ串行链路协议??Ｍｏｄｂｕｓ串行链路协议位于ＯＳＩ模型的第２层，也就是数据链路层，采丨丨ｊ异步??串口通信。在物理层，Ｍｏｄｂｕｓ串行链路协议可采用ＴＩＡ／ＥＩＡ－４８５或Ｔ丨Ａ／ＥＩＡ－２３２??等物理接口，但一般采用Ｔ丨Ａ／ＥＩＡ４８５物理接口，也就是ＲＳ４８５｜３９］。阁２．３给出／??８??
??稳定，部分设备可支持红外开启。串口屏，主要实现人机交互，包括设定阈值以及??手动开启设备进行环境的调节。而ＬＥＤ屏则滚动显示当前最新环境参数。??此外，控制器携带以太网模块，通过以太网总线，将实时环境参数上传给远程??控制子系统。??远程控制子系统是采用Ｃ／Ｓ架构的ＰＣ上位机，运用Ｓｏｃｋｅｔ套接字技术，通过??以太网与控制器相连，并以ＳＱＬ?Ｓｅｒｖｅｉ？数据库实现数据的保存与处理Ｉ％。ＰＣ上位??机可以实现对库房的自动与手动监控、环境数据存储与查询。??系统总体架构设计如图３．１所示。??１?ｒ＾－??以太网??ＰＣ?ｈ位机??ＩＩ?Ｉ??——Ｌ—］??＠路由器??以太网??［翻器叫丨园控―卜１??！串口屏?ｉ?！串口屏?｜??Ｉ?ＲＳ４８５?＇?，?ＲＳ４８５??１?｜?！?１?｜?Ｉ??？?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１???Ｉ?Ｉ?Ｉ??＇｜监测器Ｉ?｜监测器Ｎ?“?，?１…１?｜监测器１?｜监测器Ｎ?｜?，ｒ?｜?：?Ｉ??Ｉ??????Ｊ．Ｌ?Ｌ?Ｉ?Ｉ????????Ｌ?Ｉ??Ｉ???Ｉ＿Ｌ＿１?夕卜?Ｅ?，?｜???ｒ＿Ｌ＿｜?外?Ｅ?，??Ｉ丄丄?ＪＬ?Ｉ?控?Ｄ?｜?ｉ丄?Ｉ?丄?Ｉ?控?Ｄ??Ｉ传?传…传?传?制?显■?ｉ传?传…传?传?制?Ｓ：??，感?感?感?感?模?示?，感?感?感?感?模?示??丨器…器?器…器?块?屏１丨器…器?器…器?块?屏?１??．１?Ｎ?Ｉ?Ｎ?＇ｉｌＮＩＮ?１??Ｉ?＿?＿Ｊ?Ｌ＿ｌ?????｜?１?￣?￣?￣￣￣?????｜??Ｌ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Modbus TCP的库房环境监控系统的设计[J]. 赵文慧,张国平,朱阿曼,朱文博,徐洪波. 电子测量技术. 2020(01)
[2]以ARM Cortex-M3为控制核心的蹲便器自动冲水抽纸系统设计[J]. 周金芝,杨明. 安庆师范大学学报(自然科学版). 2020(01)
[3]MODBUS协议簇简介[J]. 王玉敏. 中国仪器仪表. 2019(12)
[4]纸质档案保护工作的重要性及其未来发展[J]. 王海英,张琳琳. 现代交际. 2019(23)
[5]多通信模式库房环境监控系统设计[J]. 朱毅,葛镜,王宇飞,张国平. 实验室科学. 2019(05)
[6]基于FPGA与W5500的以太网接口设计[J]. 孙健,杨添博,张睿宇,王民,刘洪亮. 工程与试验. 2019(03)
[7]基于RS-485总线的MODBUS通信协议在单片机上的实现[J]. 马亚玲. 通信电源技术. 2019(07)
[8]基于Android技术的档案库房监控系统设计[J]. 张兴. 兰台内外. 2019(15)
[9]中药房库房环境管理对药品质量的影响分析[J]. 赵清. 中国医药指南. 2019(14)
[10]基于VB的档案库房温湿度实时监控系统[J]. 廖昌兰,李云胜. 山西科技. 2019(02)
博士论文
[1]基于现场总线的自抗扰控制器研究[D]. 孙明革.吉林大学 2010
[2]现场总线网络技术的研究[D]. 方晓柯.东北大学 2005
硕士论文
[1]基于STM32的智能门禁系统的设计[D]. 杨晶晶.华北理工大学 2019
[2]智能葡萄大棚监测系统设计[D]. 李振东.安徽理工大学 2019
[3]基于STM32的塔吊监控系统设计[D]. 路彦刚.西安工程大学 2019
[4]基于Modbus协议的数据采集系统的研究[D]. 王鹏.合肥工业大学 2019
[5]基于Modbus/TCP协议的信息安全防护技术研究[D]. 董巧.西安工程大学 2018
[6]基于Modbus TCP/IP协议的地铁信号设备电源远程监控系统[D]. 魏洋.西南交通大学 2018
[7]基于Modbus网关的通信基站动力环境监控系统设计与实现[D]. 林晨.国防科技大学 2018
[8]基于Modbus总线的产线数据采集管理系统及应用[D]. 莫哲萌.浙江理工大学 2018
[9]基于Arduino的室内环境监测报警系统设计与实现[D]. 柯登科.华中科技大学 2017
[10]Modbus RTU/ASCII转Modbus TCP网关关键技术及应用研究[D]. 曹士芹.天津理工大学 2017
本文编号：3441460
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