● 摘要
本文主要针对乌海市海勃湾污水处理厂自动控制一期工程现场总线与工业以太网通信，提出了一种基于x86架构的MODBUS/TCP协议转换的数据网关模型，并基于µC/OS-II实时操作系统与LwIP TCP/IP协议栈进行了具体的实现。在模拟环境下进行了实验，证明了该系统的适用性。TCP/IP协议经过多年的商用以其高速度、高稳定性和低成本而成为以太网事实上的标准；而现场总线标准最终定为8种互不兼容的应用层协议和三种设备级现场总线标准。因此，如何充分利用现有的设备和协议，以最小的成本实现工业以太网与现场总线设备互联，成为IEC与IEEE等国际组织研究的热点。IEC61158已经制定了工业总线的国际标准，满足IEC61158标准的工业设备已经能在现场总线级实现互联互通，但是现场总线设备与工业以太网的互联互通存在着障碍。MODBUS/TCP由法国施奈德公司首先提出来，其将MODBUS报文帧嵌入到TCP/IP容器中，实现了一个可以与应用层协议MODBUS完全兼容的传输层协议，满足了以太网主机与工业设备通讯的要求。近年来，国内外厂商推出了很多种针对不同总线协议的数据网关产品，取得了很大的理论和应用上的成果。本文主要针对乌海市海勃湾污水处理厂自动控制系统，提出使用嵌入式处理器与嵌入式操作系统的数据网关模型。MODBUS/TCP协议在设计之初就已经考虑到了与现场总线设备互联的问题，并且现场总线PLC采用网络组态软件，可以减轻一部分通讯负担。本文实现了一个基于x86架构处理器的MODBUS/TCP网关的模型，通过移植µC/OS-II实时系统与LwIP TCP/IP协议栈，完全用软件实现了MODBUS/TCP协议与MODBUS协议的透明转换，解决了工业以太网与现场总线的通讯问题。