基于Modbus协议的空间分布式温湿度测控系统设计适用于物品存储场景的现场总线应用

  • 综合资讯
  • 2025年01月26日
  • 目前,大型仓库对其内部的温度和湿度参数非常关注,因为这直接关系到其中储存的设备是否能够无腐蚀、完好的被保存。因此,能够自动测量空间内的温湿度并在需要的时候开启风机以控制温湿度是很有必要的。本文提出用分布式系统结合Modbus协议来高稳定、高可靠地收集数据,同时在PC机上利用ACCESS强大功能分析和处理数据并发出风机指令,从而实现温湿度自动测控。 系统构成

基于Modbus协议的空间分布式温湿度测控系统设计适用于物品存储场景的现场总线应用

目前,大型仓库对其内部的温度和湿度参数非常关注,因为这直接关系到其中储存的设备是否能够无腐蚀、完好的被保存。因此,能够自动测量空间内的温湿度并在需要的时候开启风机以控制温湿度是很有必要的。本文提出用分布式系统结合Modbus协议来高稳定、高可靠地收集数据,同时在PC机上利用ACCESS强大功能分析和处理数据并发出风机指令,从而实现温湿度自动测控。

系统构成

该温湿度测量控制系统属于传感器空间立体分布式测控系统,采用PC主机和一台上位机、以及若干台下位机来实现主从式通信,同时使用RS485通信方式并采用Modbus协议组成工业级485网络,然后再加上风机、打印机等。从而构成一套完整的系统来实现对基地的温度湿度参数进行监测和控制。下位机采用一线总线(12wireinter2face)温度传感器来和shtll湿度传感器精确地采集温湿度信号,并应用PIC16单片机来把处理信号通过RS-485总线发送给上位机会。上位机会采用AT89S52中央控制单元,可进行数据处理和数据储存,并可与PC机会实现数据交互,进而通过该网络驱动风機控制開關通断。

Modbus协议

Modbus协议适用于半双工的RS-485总线,该总线上的一般可有一个主机关多个从机关,每个从机关分配唯一地址。工作时采用命令——应答通讯方式,每一种命令帧都对应着一种应答帧,主机关可以向要访问到的从机关发出命令帧,然后由地址匹配的一些从机关进行响应,再向主机关发出与命令帧对应的一个或多个应答帧;地址不匹配的一些从机械不响应该命令帧。这一种问一答通信方式可以大大提高数据传输正确性。

标准的Modbus协议为命令帧定义了许多功能代码,不同功能代码要求某些從機進行不同的響應。在這里,一般希望在較短時間內傳輸大量數據,因此,大多數應用採用RTU模式。一旦是命令框架还是應答框架,在消息框架起始及结束中,有至少能發送3·5個字符時間停頓作為標志。而每一個單獨從機總會有一個唯一ID,用於識別它們,並與特定的溫濕測量點相關聯,這樣就能確保所有數據都來自正確的地方。

系統硬件實現

該系統硬件採用了一台上位機以及一些下位機,以構建一個通信網絡,以便完成數據收集與儲存。在這裡,上位機主要由AT89S52單片機、通訊模組、儲存模組及狀態指示模組所構成,而下位機則主要由PIC16單片機、溫濕傳感器、風扇控制單元及其它所構成。

系統軟體設計

本系統中的溫濕調節系統軟體可能會使用VB語言開發,並且基於Access資料庫進行管理。本軟體具有類似Windows圖形界面及操作方法,因此十分簡單易操作,其完成之主要功效包括數據收集、一致設定、一致權限設置、二進制交換處理、二進制顯示等。此外還包括二進制歷史紀錄查看、二進制報警值設置、二進制記錄處理並判斷是否需開啟風扇,以及對讀取之二進制紀錄進行處理並判斷是否需開啟風扇;最後還有對采集之溫濕按具體需求進行顯示;歷史紀錄查看分析统计,可以通過軟體針對每一年/每月/每天平均溫/平均濕或某天某時刻溫/濕情況進行查詢,也包括觀察歷史紀錄間隔曲線,以及各時段性的報表打印等。

5 结束语

本文旨在探討通過基于MODBUS協議的小型化现场總線(FF)网络來實現室內環境監測與自動調節溫濱氣候參數。此種解決方案允許創建一個高度靈活且成本效益高的大型环境监视网路,它能夠連接任何数量的小型环境监视节点,使得这些节点能够实时发送他们当前读取到的环境参数到中心服务器,无论这些节点位于何处,只要它们连接到这个网络,就会被纳入全局监视范围。这使得这种解决方案特别适合于广泛分布于不同地点的大规模物品库房,这种解决方案将极大的减少维护成本,同时保证了最终产品质量,不受地域因素影响。