基于ModbusRTU协议的设施种植现场数据采集系统的构建
发布时间：2021-04-19 01:12
在大规模工业生产当中,生产过程数据的采集是工业实现精益管理和智能智造的基础,通过对过程数据的分析,来实现提高产品质量、优化自动控制模型和生产故障分析的需求。在当前大规模的设施农业生产方式类似于工业中的流水线生产,出现了类工业的特点。通过对国内外农业产过程数据采集的发展情况的分析,结合种植基地的现状和实际需求,以迁安市某绿色蔬菜种植基地为研究对象,实现了种植基地内各温室的数据采集。为种植基地的各部门提供了完整的种植过程数据。论文通过对种植基地各温室控制设备的分析,结合种植基地的地理位置信息,按照经济、可靠、免维护的原则,采用有线网络和无线网络相结合的方式搭建了专用的数据通信网络。设计了基于μC/OS-II嵌入式操作系统的通讯协议转换网关,完成了Modbus RTU向Modbus TCP的通讯协议转换工作。选用目前通用的OPC通讯方式实现了服务器对通讯网关数据的读取。通过对数据库的类比,确定了采集系统的压缩和解压算法,数据读取方法,文件存储方式。实现了对种植基地中各温室数据的采集,满足了种植基地的各项数据需求。
【文章来源】：河北科技师范学院河北省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统架构图
Fig以太网控制器特详细（1）兼容 IEEE 802.3接口；（2）接收器和碰撞抑制电路（3）支持 10BASE-（4）支持全双工和半双工模式（5）可编程填充和（6）内置 SPI 接口最高可达（7）可配置的发送与（8）字节宽度随机访问（9）用于快速数据传送的内部（10）硬件支持的（11）可编程数据包过滤图 4-1 以太网接口示意图Fig. 4-1 Schematic diagram of Ethernet interface详细性：协议的以太网控制器、集成以太网 MAC接收器和碰撞抑制电路；-T 端口，具有自动极性检测和校正功能；支持全双工和半双工模式，发生冲突时可编程自动重传可编程填充和 CRC 生成，可编程自动拒绝错误包；10 Mb /S，发送/接收数据包双端口与接收缓冲器，硬件管理的循环接收选进先出字节宽度随机访问控制和顺序访问控制（地址自动增量用于快速数据传送的内部 DMA；IP 校验和计算介质访问控制器（MAC）特性可编程数据包过滤，并在以下事件的逻辑 AND 和 OR和物理通讯；发生冲突时可编程自动重传；8K SRAM；选进先出（FIFO）；地址自动增量）；特性；结果为真时唤
第四章 通信网关设计Modbus 协议是工业现场总线的通用标准，在发展过程中衍生出了多种协议，许多企业在此基础上通过对协议栈的修改也建立了自己的企业标准。虽然都是以 Modbus 为基础的通讯协议，但是他们之间并不能够直接进行通讯，需要进行格式上的解析。基于上述因素，为保证协议转换网关的通用性，本文所研究的Modbus 协议转换是基于国标 GB/T 25919.1-2010 下的标准协议。在 4.3 章节把Modbus RTU 和 Modbus TCP 协议的区别和转换方法及原理进行了说明，为了更直观的了解转换过程，通过图片的方式对两种协议上的数据帧格式进行对比，如图 4-8 所示，由于 Modbus TCP 协议来源于 Modbus RTU 协议，其数据和功能码部分是一致的。两种协议的转换过程中简单的说就是去掉 Modbus RTU 协议中的附加地址和校验码,在 Modbus TCP 协议数据帧前面增加 MBAP 报头。分别读取 Modbus RTU 中的功能码和数据，分别赋值到 Modbus TCP 中的对应功能码和数据变量完成协议的转换。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“三农”数据云平台设计研究[J]. 罗治情,官波,陈娉婷,吴亚玲,沈祥成. 江苏农业科学. 2018(17)
[2]农业大数据及其应用展望[J]. 王文生,郭雷风. 农民科技培训. 2016(12)
[3]基于空间数据仓库的农业大数据研究[J]. 韩家琪,毛克彪,夏浪,刘勍,马莹,郭豪. 中国农业科技导报. 2016(05)
[4]实施现代农业大数据工程的理性思考[J]. 宋长青,柳平增,任万明,李俊清,周虎. 中国现代教育装备. 2016(15)
[5]基于STM32的农业环境数据采集终端设计与开发[J]. 余欢,刘勇,郑秀国,王运圣,徐识溥,徐琳君,陈旭. 上海农业学报. 2016(04)
[6]国内外农业大数据应用研究分析[J]. 黎玲萍,毛克彪,付秀丽,马莹,王芳,刘勍. 高技术通讯. 2016(04)
[7]泓森农业物联网田管家生产追溯智慧农业大数据[J]. 杨倩倩. 现代园艺. 2015(24)
[8]农业大数据的获取与利用[J]. 谢润梅. 安徽农业科学. 2015(30)
[9]国内外发展现代农业的经验与启示[J]. 吕清秀,郭文强. 中国农业信息. 2015(18)
[10]实时数据库中数据压缩算法的研究[J]. 张桐. 信息通信. 2015(09)
硕士论文
[1]数据采集网关的研制及其在中型热电厂运行管理系统中的应用[D]. 郭蓝天.青岛科技大学 2012
[2]多通道数据采集系统数据压缩算法的研究与实现[D]. 陶宇翔.电子科技大学 2011
本文编号：3146531
【文章来源】：河北科技师范学院河北省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统架构图
Fig以太网控制器特详细（1）兼容 IEEE 802.3接口；（2）接收器和碰撞抑制电路（3）支持 10BASE-（4）支持全双工和半双工模式（5）可编程填充和（6）内置 SPI 接口最高可达（7）可配置的发送与（8）字节宽度随机访问（9）用于快速数据传送的内部（10）硬件支持的（11）可编程数据包过滤图 4-1 以太网接口示意图Fig. 4-1 Schematic diagram of Ethernet interface详细性：协议的以太网控制器、集成以太网 MAC接收器和碰撞抑制电路；-T 端口，具有自动极性检测和校正功能；支持全双工和半双工模式，发生冲突时可编程自动重传可编程填充和 CRC 生成，可编程自动拒绝错误包；10 Mb /S，发送/接收数据包双端口与接收缓冲器，硬件管理的循环接收选进先出字节宽度随机访问控制和顺序访问控制（地址自动增量用于快速数据传送的内部 DMA；IP 校验和计算介质访问控制器（MAC）特性可编程数据包过滤，并在以下事件的逻辑 AND 和 OR和物理通讯；发生冲突时可编程自动重传；8K SRAM；选进先出（FIFO）；地址自动增量）；特性；结果为真时唤
第四章 通信网关设计Modbus 协议是工业现场总线的通用标准，在发展过程中衍生出了多种协议，许多企业在此基础上通过对协议栈的修改也建立了自己的企业标准。虽然都是以 Modbus 为基础的通讯协议，但是他们之间并不能够直接进行通讯，需要进行格式上的解析。基于上述因素，为保证协议转换网关的通用性，本文所研究的Modbus 协议转换是基于国标 GB/T 25919.1-2010 下的标准协议。在 4.3 章节把Modbus RTU 和 Modbus TCP 协议的区别和转换方法及原理进行了说明，为了更直观的了解转换过程，通过图片的方式对两种协议上的数据帧格式进行对比，如图 4-8 所示，由于 Modbus TCP 协议来源于 Modbus RTU 协议，其数据和功能码部分是一致的。两种协议的转换过程中简单的说就是去掉 Modbus RTU 协议中的附加地址和校验码,在 Modbus TCP 协议数据帧前面增加 MBAP 报头。分别读取 Modbus RTU 中的功能码和数据，分别赋值到 Modbus TCP 中的对应功能码和数据变量完成协议的转换。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“三农”数据云平台设计研究[J]. 罗治情,官波,陈娉婷,吴亚玲,沈祥成. 江苏农业科学. 2018(17)
[2]农业大数据及其应用展望[J]. 王文生,郭雷风. 农民科技培训. 2016(12)
[3]基于空间数据仓库的农业大数据研究[J]. 韩家琪,毛克彪,夏浪,刘勍,马莹,郭豪. 中国农业科技导报. 2016(05)
[4]实施现代农业大数据工程的理性思考[J]. 宋长青,柳平增,任万明,李俊清,周虎. 中国现代教育装备. 2016(15)
[5]基于STM32的农业环境数据采集终端设计与开发[J]. 余欢,刘勇,郑秀国,王运圣,徐识溥,徐琳君,陈旭. 上海农业学报. 2016(04)
[6]国内外农业大数据应用研究分析[J]. 黎玲萍,毛克彪,付秀丽,马莹,王芳,刘勍. 高技术通讯. 2016(04)
[7]泓森农业物联网田管家生产追溯智慧农业大数据[J]. 杨倩倩. 现代园艺. 2015(24)
[8]农业大数据的获取与利用[J]. 谢润梅. 安徽农业科学. 2015(30)
[9]国内外发展现代农业的经验与启示[J]. 吕清秀,郭文强. 中国农业信息. 2015(18)
[10]实时数据库中数据压缩算法的研究[J]. 张桐. 信息通信. 2015(09)
硕士论文
[1]数据采集网关的研制及其在中型热电厂运行管理系统中的应用[D]. 郭蓝天.青岛科技大学 2012
[2]多通道数据采集系统数据压缩算法的研究与实现[D]. 陶宇翔.电子科技大学 2011
本文编号：3146531
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