【文章內容簡介】 能力 ◆ 在工業(yè)市場 ，食品與飲料 、微電子、制藥、汽車等行業(yè) 則高度的受 益于“透明就緒 ”中從 IT 系 統(tǒng)貫通到車 間 TCP /IP 以太網(wǎng) 的統(tǒng)一全局 網(wǎng)絡架構 ◆ 在建筑市場 ，醫(yī)療機構、公用建筑、民用住宅、船舶等行業(yè) 在 “透明就緒 ”中使用他們 原有的 TC P/IP 以太網(wǎng) 網(wǎng)絡，從而大大的 降低了實施 費用 主要技術 ?線 MODBU? S/TCP 議 是在 MOD BUS 議 ?的基礎上 而來的。為了盡量地 使用已有成 ， MODBU? S / TCP 議 的實現(xiàn)是在 不改變原有 MODBU? S 議的基 ?礎上，只是將它的 傳輸 議 簡 的移植 到 TCP/IP 上。因此在 TC P/IP 網(wǎng)絡中 MODBU? S /TCP 使用 傳輸控制 議 (TCP)進行 MOD BUS 應用 ? 議的 傳輸。參 和 使用封裝的 方法嵌入到 TCP 文 的用 容器中進行 傳送。另外地址和 校驗在 MO DBUS /TCP 中也 由底 的 T CP 議來 完成。由于傳輸 以上遵循 M ODBUS? 議，所以采用 C /S 結構，在 傳輸 前進行之前 ，需要在客 和服務器之 間建立一個 TCP/IP 連 。服務器使用 端口 502 為 MOD BUS /TCP 連 的端口。連 的建立 通常由 TC P/IP 的 So cket 口的軟件 議自動實現(xiàn) 的，因此 應用 完全透明。 一旦客 和 服務器之間 的 TCP/IP 連 建 立，同樣的連 可以根 要 求的方 用 來傳輸任意 量的用 ?？?和服務 器還可以同 時建立 個 TCP/IP 連 ，最大的連 量取決于 TCP/IP 口的 規(guī)范。在輸入輸出 循環(huán)傳 輸?shù)那闆r下 ，永久的連 通常維持在 客 和服務 器之間，只有在 生 特殊事件而 有必 要傳送 參 和診斷 文時，連 才能在 每一次 傳送后被 閉，需要時再次 建立。這也是 MO DBUS /TCP 在工 業(yè)以太網(wǎng)中 采用 TCP 為為傳輸 ? 議而不 采用速度更 快的 UDP 議的原因 所在。 雖然 MOD BUS /TCP由于 在傳輸 采 用 TCP 議，而使其不得 不在傳輸 議以下的 諸 采取更 有效的實時 性策略。但與 IDA 方案相比， MODBU? S /TCP 在其 放性、簡 和穩(wěn)定 的性能上具 有優(yōu)勢，是一個具有 較高的性能 價格比的工 業(yè)以太網(wǎng)方 案。 本文的 工 ? 本文主要告 ?訴讀者該 ?題的實現(xiàn)過 ? 程 。 在看到一個 ?用軟件編程 ?實現(xiàn)的 題 ?時 ， 應該有的一 ?些思 ， 需要掌握的 ?一些知識 。 在拿到一個 ? 題時 ， 首先需要為 ? 題的實現(xiàn) ?構建一個模 ?型 ， 于該 題 ?而言 ， 應想到怎樣 ?在一 設備 ?上實現(xiàn)MO? DBUS ?議 ， 同時 ， 該 題是實 ?現(xiàn)通信 ， 那么就必然 ?不只一 設 ?備 ， 繼而想到 ? 設備間的 ?通信模型 ， 最后到 ?設備的通信 ?結構 。 建構好模型 ?后 ， 就應該查找 ?相 的理論 ?知識 。 本文涉及到 ?的理論知識 ?主要包括 M? ODBUS? 議結構以 ?及 字的 ?原理 。 掌握原理后 ?， 下來就應 ?該設計實現(xiàn) ?流程 。 于軟件 ? 而言 ， 編程環(huán)境和 ?編程語言很 ?重要 ， 這會 工 ?的復雜程度 ?帶來很大的 ?影響 。 選擇好編程 ?工具后 ， 就要想著怎 ?樣實現(xiàn) 題 ?， 應構思一個 ?流程 。 本文首先需 ? 要將TCP? /IP 應用 ?以下 為一 ?個整體 ， 而這個整體 ?和上 的 ?口即是 ?字 口 。再將 字 ? 口與應用 ? MODB? US 議聯(lián) ?系 ， 即可實現(xiàn)該 ? 題的要求 ?。 摘取程序中 ?最重要的部 ?分進行分析 ?。 能夠讓讀者 ?清楚的認識 ?到整個編程 ?實例的精髓 ?。最后 整個 ? 題的實現(xiàn) ?進行一個 ?結 ， 帶給讀者一 ? 個 實現(xiàn)該 ?題的基本框 ?架 ， 以及在實現(xiàn) ?該 題過程 ?中自己的一 ?些見解以 、 疑問及學到 ?的知識和技 ?術 。 提出自己 ?該項技術的 ? ， 以及這項技 ?術的 前 ?景。 論文的結構 ?安排 本論文共分 ?五章 ， 各章主要內 ?容如下： 第一章 : 本論文 ?所研究的背 ?景， 即該 題的 ?實際應用價 ?值。 第二章 : 構建了實現(xiàn) ? 題的模型 ?， 從一 設備 ?上實現(xiàn) MO?DBUS ?議 ， 到 設備 ?通信 ， 最后構建 ? 設備的整 ?體通信結構 ?。 第三章 :為該 題建 ?立理論基礎 ?。 該 題涉及 ?到的理論主 ?要包括 MO?DBUS ?議 結構及 ? 字 ， 分析它們之 ?間的 系所 ?在。 第四章 : 提出實現(xiàn)該 ? 題的主要 ?流程， 分為 個步 ? ， 每個步 應 ? 的工 ， 以及用到的 ?編程環(huán)境和 ?編程語言。 第五章 ： 程序實驗結 ? 演示，并 MOD? BUS TCP/IP 文進 ?行分析， 通過分析體 ?現(xiàn) MODB?US 議的 ? 交換過 ?程 。 第 六 章 : 結與 ?。 第二章 基于 TCP? /IP 模型的 ?MODBU?S 通信 議 ? 一 設備上 ?的 MODB?US 模型構 ?建 用 應用 ? 它和設備應 ?用相 應 ， 與設備完全 ?無 。 通信應用 ? 一個 MOD? BUS 設備 可提供一個 ?客 機或服 ?務器的 MO? DBUS 口 。 可提供一個 ? U S 后端 口 ， 間 地允許 ? 用 應用 ? 的訪問 ?。 此 口由四 ?個區(qū)域組成 ?： 離散量輸入 ?、 離散量輸出 ?（ 線圈 ）、 輸入寄存器 ?和輸出寄存 ?器 。 必須進行這 ?個 口與用 ? 應用 ?直 的映射 ?。 可將 MOD? BUS 通信 應用 分為 ?四個小模塊 ?,如下： U S 客 機 U S 客 機允 許用 應用 ? 式控制與 ?遠程設備的 ?信息交 換。 MODBU?S客 機根 ? 用 應用 ? MODB?US 客 機 ? 口 送的 ?要求中所包 ? 的參 來 ?建立一個M? US 請求。 U S 客 機 口 U S 客 機 口提供一個 ? 口 ， 使得用 應 ?用能夠生成 ?各類 MOD?BUS服務 ?的請求 ， 該服務包括 ? MODB?US 應用 ? 的訪問。 U S 服務器 收到一個 M? US 請求以后 ， 模塊 一 ?個本地 ?進行讀 、 寫 、 或完成其他 ? 。 這些 的 ?處理 應用 ?程序 員 ?來說都是透 ?明的。 U S 服務器的 主要功能是 ?等待來自 T?CP502 口的 MOD? BUS 請求 ， 處理這一請 ?求 ， 根 設備的 ?現(xiàn)狀生成 M? US 應答。 U S 后端 口 U S后端 口 是一個從 M? US 服務器到定 ?義應用 ?的用 應用 ?之間的 口 ?。 TCP 管理 ? 文傳輸服 ?務的主要功 ?能之一是管 ?理通信的建 ?立和結 ， 及管理在所 ?建立的 TC?P 連 上的 ? 流。 TCP 管理 ? 進行 方 ? 的管理： 連 管理 在客 機和 ?服務器的 M? ODBUS?模塊之間的 ?通信需要 T? CP管理模 ?塊 。 它 全 ?管理 文傳 ?輸 TCP 連 ? 。 TCP50? 2端口的監(jiān) ?聽是為 MO? DBUS 通 ?信保 的 ?？?機和服 ?務器 應 ?用 提供 ?TCP 端口 ?號進行 MO?DBUS 參 ? 配置的可 ?能性。 訪問控制模 ?塊管理 在 些 ?重要的場合 ?， 必須 無 ? 的主機 ?設備內部 ? 的訪問 。 這 是需要 ?的安全模式 ?， 也是在需要 ?時實現(xiàn)安全 ?處理的原因 ?。 TCP/IP 棧 TCP/IP 棧提供 了一個 口 ?， 用來管理連 ? 、 送和 收 ? 些參 配 ?置。 TCP連 管理模塊采 ?用棧 口，即 BSD ? 字 口來 ?與 TCP/IP 棧進行 通信。 可以 TC? P/IP 棧進行 參 配置 ， 以適用 不 ?同產(chǎn)品或系 ?統(tǒng)的不同特 ?定 進行 ? 流控制 ?、 地址管理和 ?連 管理 。 設備間 ?的通信模型 ?構建 在 TCP／ IP網(wǎng)絡應 用中 ， 通信的 個 ?進程相互 ?用的主要模 ?式是客 機 ?／服務器模式 ?， 即客 端 ?服務器 出 ?請求 ， 服務器 收 ?到請求后提 ?供相應的服 ?務?？?機 /服務器模式 ?在 過程 ?中采取的是 ?主動請求方 ?式。 服務器方 ： 首先服務器 ?方要 動 ， 聽客 方 ?是否有連 ?請求 ， 并根 請求 ?提供相應服 ?務： a． 一通信 ?通道并告知 ?本地主機 ， 它 意在 ?一公認地址 ?端口上 受 ?客 請求 ， 或者由 ?人員自己指 ?定端的地址 ?， 此時端口地 ?址應大于 1? 024B， 一 不 過 ?5 000B； b． 等待客 請 ?求到達該端 ?口； c． 收到重復 ?服務請求時 ?， 處理該請求 ?并 送應答 ?信號 。 收并 服 ?務請求 ， 需要 一 ?個新進程來 ?處理這個客 ? 請求 ， 并不需要 ?其他請求 ?出應答 。 服務完成后 ?， 閉此新進 ?程與客 的 ?通信鏈 ，并終 ； d． 第二步 ?， 等待另外的 ?客 請求； e． 閉服務器 ?。 客 方 ： a． 一通信 ?通道 ， 并連 到服 ?務器所在的 ?主機的特定 ?端口； b． 服務器 ?出服務請求 ? 文 ， 等待并 收 ?應答 ； 繼續(xù)提出請 ?求； C， 請求結 后 ? 閉通信通 ?道并終 。 從以上描述 ?過程可以看 ?出 ： 客 機與服 ?務器進程的 ? 用是非 ?稱的 ， 因此編碼不 ?同 ， 而且服務進 ?程要先于客 ? 請求 動 ?。 這個客 機 ?/服務器模型 ?基于 4種 ?文類型： U S 請求 ： U S 請求是客 機在網(wǎng)絡 ?上 送用來 ? 動事務處 ?理的 文。 U S 證實 ： U S 證實是在 客 機 ?收的響應 ?文。 U S 指示 ： U S 指示是服 務器 受 ?的請求 文 ?。 U S 響應 ： U S 響應時服 務器 送的 ?響應 文。 具體模型如 ?下圖所示： M O D B U S 服 務 器請 求指 示證 實 響 應M O D B U S 客 機 體通信模 ?型 構建 如下圖 3 所示， MODBU?S TCP/IP 的通信系統(tǒng) ?可以包括不 ?同類型的設 ?備： 連 TC?P/IP 網(wǎng)絡的 U S TCP/IP 客 機 和服務器設 ?備。 互聯(lián)設備。 M O D B U S服 務 器T C P / I PM O D B U S服 務 器T C P / I PM O D B U S客 機T C P / I PM O D B U S客 機T C P / I PM O D B U S 客 機 串 行 連 客 機T C P / I P 網(wǎng) 服 務 器T C P / I P 網(wǎng) M O D B U S服 務 器 串 機連 M O D B U S服 務 器 串 機連 M O D B U S T C P / I PM O D B U S 串 行連 第三章 MODBU?S 在 TCP?/IP 上的實 ?現(xiàn)與分析 應用 MO?DBUS ?議描述 TCP/IP 上的 M?ODBU ? 應用 ?元 MODBU?S TCP/IP 是在 TCP?/IP 網(wǎng)絡 議加 ?上 MODB?US 應用 議 ?, 形成五 ?放式體系結 ?構 , 其中 MOD?BUS TCP 幀包括 ? 文頭 、 功能代碼和 ? 三個部 ?分 , 其結構如圖 ?1 所示。 F u n c t i o n c o d e d a t aM O D B U S T C P / I P A D UM B A P H e a d e rP D UM O D B U S T C P 幀 格 式 MBAP ?文頭描述 AP eade r 由 7 個字節(jié) 組成 ?， 是 MODB? US TCP 議的頭部 ?。 四個域如圖 ?2 所示 ， Trans actio n Ident ifier 為傳輸標 ?， Proto col Ident ifier 為 議標 ?， engt h 是長度域 ， Unit Ident ifier 是