工業以太網專題">工業以太網協議主要有以下幾種:Modbus TCP/IP(Schneider,1998)、Interbus(Phoenix,1999)、EtherNet/IP(ODVA,1999)、IDA(Vendor Alliance,2000)、HSE(Foundation Fieldbus,2000)、ProfiNet(Profibus,2001)。
EAST極向場電源控制系統由12套電源子系統組成,在空間上具有較強的分散性,需要發送至現場的控制量信號及采集的狀態有上千個,如此分散而龐大的信號量要實現實時、可靠的通信最好的解決方法就是采用工業現場總線。考慮到以太網技術的成熟性、開放性及高的性價比,極向場電源控制系統使用德國WAGO公司的以太網總線模塊,采用Modbus Tcp/IP協議,Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議,控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其他設備之間可以通信,它已成為一種通用工業標準。通過它,不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡進行集中監控。
Modbus/TCP協議是為制造自動化和過程自動化獨立設計的一種開放的現場總線標準。它是MODBUS協議的變異,可以通過TCP/IP的連接來優化現場的通訊。MODBUS/TCP協議定義了通過以太網通訊時,服務器/客戶機請求和響應消息的幀格式。如圖1所示:

通訊標識、協議標識、單元標識均為16進制0x0000,這是因為底層的IP幀頭中已經有類似的標識符。控制器通過IP幀頭已經可以識別幀是發給誰的了。消息長度是用來描述此區域后總共還有多少個字節。功能代碼是用來描述此幀數據是干什么用的。傳輸數據是用來描述想要讀寫的I/O通道,及所傳送的數據值。此外, 由于TCP/IP 協議以及鏈路層的求和校驗機制可以保證數據包傳遞的正確性,所以Modbus/TCP協議中沒有定義CRC- 16 或LRC 校驗。
WAGO以太網總線通訊時,需要在以太網標準上疊加幾種重要的通訊協議。在ISO/OSI標準化模型的第三層網絡層上需疊加IP,ICMP和ARP協議,在第四層傳輸層視傳輸情況需疊加TCP協議或UDP協議。另外,現場總線適配器還包含了幾種額外的用戶協議以用于傳輸和接收數據。其中Modbus/TCP協議用于對模塊讀取和寫入數據,端口號為502;Bootstrap協議用于配置總線IP地址;HTTP協議用于訪問總線適配器中存儲的HTML頁面以監控總線適配器的狀態,端口號為80。圖2所示為數據傳輸時協議的疊加情況。

在WAGO以太網總線適配器和控制器的應用層有Modbus協議的多種操作程序,通過這些操作程序實現數字或模擬輸入輸出數據的對現場總線模塊的寫入或讀出。在極向場電源控制系統中對WAGO總線模塊的操作既有讀取狀態量的操作也有發出控制量的操作,所以通常采用操作程序代碼為FC23: 0x0017.










