《自动化仪表》
59
卷第
/.
期
第
5..:
年
/.
月
采用串口通信技术实现
!"#$%&
数据通信
!"#$%& ’()( *"++%,-.()-", /+012+2,)2# $3 4&-,5 627-(1 8"7) *"++%,-.()-", 92.:,"1"53
封亚斌
（江苏仪征化纤股½有限公司化工厂，
仪征
’(()**
）
摘
要
工业控制从单机控制发展到集中控制、
集散控制，
现已进入½络时代，
工业控制系统之间联½已成为趋势。介绍了用
+, - -
!"#$%&
协议
串口通信
,6,
7,8
实现空压机组监测系统与
0"1234255
公司的集散控制系统的连接。
./*
编程来模拟
!"#$%&
协议，
关键词
!"#$%&’$
9:";2&& ;"1<:"5 =>& $221 #2?25"@2# A:"B &C1D52 %1C< ;"1<:"5 <" ;21<:>5CE2# ;"1<:"5 >1# #C&<:C$%<2# ;"1<:"5F G"4 C< C& @>;C1D <"4>:#& 12<4":H
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，
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82:C>5 @":< ;"BB%1C;><C"1
（
,3;5C; :2#%1#>1;3 ;=2;HC1D ,6,
）
7,8
.
引言
我公司原有的空压机组工况监测系统是一个独立
（美½标准信息交换代码）
模式通信的代码
K8,NN
系统为：
!
一个起始½；
最小的有效½先发送；
"
Q
个数据½，
#
(
个奇偶校验½或无；
（无奇偶校验½时为
’
）
；
$
(
个停止½
%
错误检测域；
（
。
&
P6,
纵向冗长检测）
/
F5
678
数据帧格式
表
5
678
数据帧格式
的系 统， 与
9IK
装 ½ 的 集 散 控 制 系 统（
0"1234255
它
之间没有直接的接口，
空压机组的监测数
I7, L M ***
）
据不½在集散控制系统中显示，
工艺人员就不½根据
空压机组的实际状况调整工艺负荷；
也不½及时发现
空压机组实际运行过程中的隐患和故障，
会对设备和
生产造成½响；
也不½对空压机组的实际运行参数进
行分析，
寻找设备的故障和设备运行的最½工艺参数
和指标。因而需采用更为先进的监控技术解决之。
/
0,-"1#
协议简介
!"#$%&
协议是应用于电子控制器 上 的 一种 通 用
地址 功½码 数据数量 数据
(
… 数据
1 ,6,
高字节
,6,
½字节
（远程终端单元）
模式通信的代码系统为：
6IO
!
一个起始½；
"
R
个数据½；
#
(
个奇偶校验½或无；
（无奇偶校验½时为
’
）
；
$
(
个停止½
%
错误检测域；
（
。
&
,6,
循环冗长检测）
语言。通过此协议，
控制器之间、
控制器和其他设备之
间可以进行通信。它已经成为一种通用工业标准。有
不同厂商生产的控制设备可以连成一个½络进
了它，
行集中监控。
!"#$%&
协议定义了一个控制器½ 认 识 ½用 的 消
息结构，
而不管它们是经过½种½络进行通信的。它
描述了一控制器请求访问其它设备的过程、
如½回应
其它设备的请求，
以及怎样侦测错误并记½等。它制
定了消息域和内容的公共格式。
!"#$%&
有
K8,NN
和
6IO
两种传输方式。
/
F
/
!2344
数据帧格式
表
/
!2344
数据帧格式
5
0,-"1#
数据通信实½方案
根据这一情况，
我们设想将空压机组监测系统与
在
0"1234255 I7, L M***
系统连接起来实现数据通信，
同时记½其历
7,8
中及时显示空压机组的运行参数，
史参数，
从而实现对空压机组的有效监控。
5
F/
通信接口
采用从上层运用商业化的½ 件实 现监测 系统与
地址 功½码 数据数量 数据
(
… 数据
1 P6,
高字节
P6,
½字节
S.
万
方数据
;6<3=22 !87<0!74<> 4>27680=>7!74<>
，
?,@A 59
，
>,A /.
， ，
5..:
<’$A
采用串口通信技术实现
$%&’()
数据通信
投
!"#
系 统 互 联， 资 很 大。 而
$%&’()’** +!" , -...
!"#
系统通信½络提供了
/# , 012
总线互联的
#3
接口
增设
!"#
的
#3
接口卡
功½，
采用
/# , 012 /+4
方式，
和
#3 5+6
卡，
自行开发½件，
模拟
7%89:;
协议实½监
建立
!"#
与空压机监控系统
测系统与
!"#
系统互联，
的数据通信，
从而可以节省很大的投资费用。系统总
½结构如图
<
所示，
其中虚线所示部分为实½或改造
的模块。
封亚斌
而参
块½用。通信模块实现与
!"#
系统的数据通信，
数设½模块用于设½系统工½及通信参数。
为了提高½件运行效率，
实时响应
!"#
系统的通
信请求，
½件采用了多线程技术，
数据获取模块½为独
立的辅助工½线程，
由定时器触发定时地获取½前监
测系统采集的数据；
参数设½、
串口与
!"#
通信模块
½为主线程提供用户操½界面以及应答
!"#
系统的
通信请求。½件正常运行时始终处于等待
!"#
通信
请求状态，
½½件接受到
!"#
系统请求监测系统的数
据½令时，
就将共享缓冲区内的监测数据½换为符合
7%89:;
协议的数据报文放入串口的发送缓冲区发送
至
!"#
系统。图
-
是½件的执行流程图。
图
<
系统的总½结构
!
=
!
通信½件
为了避免对原有已稳定运行的监测½件½修改，
因而与
!"#
系统的互联通过开发设计独立的
7%89:;
数据通信½件来实现。该½件在中控室通信计算机上
运行，
接受来自
!"#
系统的数据请求，
并直接读取现
场监测计算机采集的相关数据传送至
!"#
系统。中
控室通信计算机½为
!"#
系统的数据服务器，
7%8>
其
9:;
数据通信½件直接通过对等½络从现场监测计算
机获取监测数据，
!"#
系统提供所需的信息。实½
向
数据 交 换 时， 用
7%89:;
通 信 协 议，
采
!"#
½ 为 主 站
（
?@;A’B
） 通信计算机½为从站
;*@C’
） 由
!"#
定时向
、
（
，
通信计算机发出数据请求。
7%89:;
数据通信 ½ 件 实
现
!"#
的数 据 显 示与现场 同步。从监 测 系 统至
!"#
系统的 数 据 包 括 所 有 振 动 监 测 点 的 峰 值， 及 目 前
以
温度、
流量等信息。
!"#
系统中尚未显示的压力、
"
=#
图
-
数据服务½件流程图
½件参数设½模块
该模块用于配½½件运行参数，
包括监测系统½
前保存的数据文件路径以及串行通信参数
（串行端口
号、
通信波特率、
奇偶校验½、
数据½和停止½等）
两部
分。前者用于数据获取模块，
后者直接为通信模块服
务。
"
数据通信½件总½结构
监测系统
7%89:;
数据通信½件由通信参数设½、
数据获取、
串口通信三大模块组成，
其结构如图
D
所示。
图
0
图
D
7%89:;
数据通信½件结构
参数设½界面
（程序主界面）
参数设½采用了基于对话框的界面，
如图
0
所示。
½所有的参数设½完毕后， “
#’&8
”
点击
发送按钮即可
启动数据获取线程，
循环获取监测系统采集的空压机
数据，
而主通信线程则一直处于等待
!"#
请求½令状
图
D
中数据获取模块用于获取½前监测系统采集
的空压机数据，
并将其保存在共享缓冲区内供通信模
万
方数据
2E
《自动化仪表》
".
卷第
*/
期
第
"//)
年
*/
月
就将请求的数据经
,1,
校验后放
站为本机地址
CCD
，
入发送缓冲区发送至
+,-
系统，
然后进入下一次等待。
态。该界面同时也是数据服务½件的主运行界面。½
件运行 后 可 通 过点击
!"#$
”
“
隐藏 按钮将 主界 面 最 小
化，
隐藏于系统任务栏上的通知区域。
!
%
"
数据获取模块
该模块用来获取½前监测系统从空压机房实时监
测计算机传过来的最新数据。该模块设计为一独立线
程，
其优先级½于通信线程。此外，
为了减少½络通信
负担， 用
&"’#()*
定 时 器 消 息 定 时 获 取 监 测 数 据。
采
该线程运行时，
首先根据用户选定的数据文件路径
（监
测系统保存½前数据文件的路径）读取监测系统的参
，
数配½文件，
保存于内存中对采集的空压机组原始数
据进行标定。此后，
不断根据
&"’#()*
定时器消息读
取½前采集的空压机组原始数据，
标定后保存至共享
缓冲区内供通信线程½用。
!
%
!
#$%&’(
通信模块
中控室的通信计算机与
+,-
的通信是在
.(#/0*
协议上通过
1- 2 345,
串行接口进行的。本½件采用
（以 下 简 称
.-,(::
）
控
."67(*(89 ,(::0’"6;9"(’* ,(’97(<
件实现
.(#/0*
通信协议与
+,-
的串行通信。
.-,(::
是
."67(*(89
公司提供的简化
&"’#()*
下串行通信编程
的
=69">$?
控件，
它为应用程序提供了通过串行接口收
发数据的简便方法。具½来说，
它提供了两种处理通
方法，
一是
信问题的方法：
一是事件驱动
$>$’9@#7">$’
）
（
查询法。在½用事件驱动法设计程序时，
每½有新字
符到达，
或端口状态改变，
或发生错误时，
.-,(::
控
件将触发
A’,(::
事件，
而应用程序在捕获该事件后，
通过检查
.-,(::
控件的
,(::B>$’9
属性可以获知所
发生的事件或错误，
从而采取相应的操½。这种方法
的优点是程序响应及时，
可靠性高。
本½件采用了事件驱动的方法。程序初始化通信
串口参数后，
一直处于等待
A’,(::
事件状态。½收
解析数据包，
如果请求的从
到
+,-
发过来的数据后，
)
)
%*
系统通信参数
通信计算机采用的通信参数
（
!
串行端口
E(79
）
,A.D F ,A.G
（
"
波特率
/;0#7;9$
）
HICC/E*
（
（
#
奇偶校验
E;7"9J
） 无
’(’$
）
（
$
数据长度
#;9; /"9*
）
4
½
（
%
停止½
*9(E /"9*
）
D
½
)
%"
+,-
系统的通信参数
（
!
通信协议
E7(9(6(<
）
1- 2 345 1KL
（
"
波特率
/;0#7;9$
）
HICC/E*
（
（
#
奇偶校验
E;7"9J
） 无
’(’$
）
（
$
数据长度
#;9; /"9*
）
4
½
（
%
停止½
*9(E /"9*
）
D
½
.
结论
通过我们自行开发的½件，
成功地利用串口技术
解决了空压机组监测系统与
实现了
.(#/0*
数据通信，
+,-
的数据通信。
½系统中的通信计算机仅仅实现空压机组监测系
远远没有充分利用计算机的资
统与
+,-
的数据通信，
源。在现有的基础上，
我们可以用通信计算机实现从
存放到实时数据库后传送到工厂
+,-
采集生产数据，
的
M’97;’$9
，
实现生产数据的共享。此外还可以利用此
计算机与
+,-
实现双向通信，
+,-
采集数据，
从
将用
先进算法计算后的结果回送到
+,-
，
实½先进控制，
优
化生产过程。
收稿日期：
GCCN 2 DC 2 G3
。
½者封亚斌，
DHOD
年生，
获学士学
男，
DHH3
年毕业于郑州工业大学，
½，
工程师；
研究领域为现场仪表及自动控制。
（上接第
./
页）
在很大程度上降½了操½人员的劳动强度，
因此深受
广大操½人员喜爱。
参考文献
D
秦斌
%
可 编 程 控 制 器 在 锅 炉 自 动 控 制 中 的 应 用
%
自 动 化 仪 表，
DHH4
，（
I
）
NG P N3
DH
：
洪½胜
% Q"*0;<R;*"65SC F ISC
范例教程
%
中½铁道出版社
%
-"$:$’*
公司
% -M.=KM,
-O 2 GCC
可编程序控制器系统手册
% DHHH
日期；
报表
G
显示湿磨机的累计运行时间、
故障时间及
重新启动时间。两报表均具有实时查询、
刷新、
打印、
删除等功½。
.
系统运行效果
该湿磨机控制系统研制成功后即投入实际生产过
G
N
程½用，
多年来，
系统运行正常，
这大大提高了硬质合
金产品的合格率以及湿磨机的½用寿½，
为工厂创造
了很大的经济效益。同时，
该控制系统的投入运行也
收稿日期：
GCCN 2 CN 2 NC
。
第一½者秦斌，
DHIN
年生，
男，
教授，
硕
DH44
年获中南大学硕士学½，
士生导师；
主要研究领域：
复杂工业过程智½控制、
,M.-
。
54
万
方数据
012,3-- 4562#46728 78-615#38646728
，
9$:; ".
，
8$; */
， ，
"//)
2<=;
采用串口通信技术实现Modbus数据通信
½者：
½者单½：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
引用次数：
封亚斌
江苏仪征化纤股½有限公司化工厂,仪征,211900
自动化仪表
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2004，25(10)
11次
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zdhyb200410020.aspx
下½½时间：2010年3月4日
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