單片機與PLC之間的通訊模式的Modbus協議的有效應用

摘要；隨著經濟的發展，Modbus協議得到了廣泛的應用，這滿足了單片機和PLC通訊模式的應用，在此過程中HMI由于其自身的高實時性、高性能、小體積化得到了廣泛的普及在一些工業自動系統設備中，都能看到它的影子。其通過對圖片、漢字、圖形的有效應用，確保相關工作環節的穩定運行，大大滿足了單片機與PLC通訊環節運作需要。

關鍵詞：波特；地址接收；代碼；通訊管理；方案深化

1 Modbus通訊協議的系統分析

1.1 為了實現對單片機與PLC通訊環節的有效分析，我們首先要進行Modbus協議的深入分析，以分析目前工作中存在的不足，通過相應措施的應用，確保實際工作環節的穩定運行。Modbus是施耐德電氣公司的一種總線協議運作模式，有利于實現Modbus在以太網上的分布式應用，滿足實際場景的需要。隨著經濟技術的不斷發展，Modbus協議的所有權也在發生著改變，目前主要由Modbus-IDA組織所應用，這極大推動了該協議模式的發展，隨著Modbus的節點安裝數量的不斷提升，Modbus協議的應用范圍更加廣泛，目前已經成為電子控制器的廣泛應用的語言。

Modbus協議應用于各個協議控制器之間，確保了網絡之間的良好通信，比如以太網與其他設備的良好通信。隨著經濟的發展，它已經成為一種通用的工業標準模式。實現了對相關控制設備的有效應用，促進了工業網絡的集中監控化，促進網絡通信系統的不斷完善。這種模式通過對RS-232C兼容串行接口等環節的應用，實現日常信號位環節、奇偶校驗等環節的穩定運行，實現了Modbus協議模式的正確應用。

1.2 為了確保單片機與PLC之間的通訊模式的深化，我們需要進行Modbus協議的應用深化，這種協議模式提供了一種主從原則，就是主設備的初始化傳輸，該協議系統的其他相關環節都是圍繞這個主從原則進行具體運用的，其他設備通過對主設備的反應，進行相關環節的運行，它主要是對主設備提供的相關數據信息進行反映。一般來說，主要的主設備查詢格式有，功能代碼模式、設備地址模式、錯誤檢驗域模式等。在此過程中，我們也要確保對設備回應信息的應用，包括對任何要返回的數據環節、確認地址環節、功能碼環節等的應用。為了確保該協議模式的穩定運行，我們要做好信息接收程序的優化，在此過程中，如果設備不能進行正常運行或者信息接收環節出現錯誤，我們要進行設備的相應信息的建立，確保其的及時回應發送。

在這個環節中，我們要注重對控制器能的設置，它分為兩種模式，分別是RTU模式與ASCII模式，在波特率一樣的情況下，RTU能夠傳送更多的數據，因此我們選擇KTU模式的應用。為了保證RTU消息幀環節的穩定運行，我們要進行RTU消息幀地址域的深化控制，確保其設備地址的準確性，科學性，確保其廣播地址的有效設置，以方便相關設備的穩定運行，在此環節中，我們要采取相應措施實現主設備與其他設備之間的有效聯系，確保RTU消息幀模式的正常運行。

RTU消息幀通過對功能代碼環節的應用滿足了實際工作的需要，一般來說，8bits是包含于功能代碼環節中的。在主設備與從設備之間互動過程中，功能代碼域通過對相關設備的有效回應，做出相關執行行為操作。當從設備發生回應的時候，我們利用功能代碼域來實現其回應的正確性，確保對相關錯誤環節的辨別，滿足異議回應環節的需要。

1.3 在主設備與從設備信息的數據域環節的互動過程中，它通過對附加信息環節的應用，滿足了實際工作的需要。在這個環節中，從設備要滿足功能代碼所定義的相關行為模式的需要，主要包括要處理項的書目、不連續的寄存器地址及其域中實際數據字節數等。在這個過程中，如果沒有發生相關錯誤現象，其從設備的請求數據信息包含于返回數據域中。如果發生錯誤，這個域就包括了異議代碼，這就需要主設備應用程序作出相關的反應，以促進下序環節的穩定運行。通過對Modbus協議的應用深化來實現單片機與PLC之間的通訊模式的正常運行。

2 關于常用功能通訊程序的設計方案的優化

下文就Modbus幾個常用功能程序設計環節進行分析，將單片機作為主機，實現相關程序的編寫，保證PLC和單片機的有效應用，滿足實際通訊模式的要求。由單片機向PLC發出命令信息，PLC自動作出回應。PLC通過單片機的串行通訊口通訊，程序用C51實現。程序的子函數及其功能：

2.1 我們要進行串口初始化的應用，確保其函數功能的穩定運行，確保其串口的有效設置。在此環節中，我們要進行異步通訊方式的設置，確保數據位、起始位、停止位等的設置，實現波特率發生器的有效應用，確保通訊速率的設置滿足程序運行的標準。確保開串行中斷環節的運行，將其設置為高優先級。實現對CRC簡單函數的應用，確保其寄存器的有效設置，滿足其函數功能的正常發揮，然后調用一過程將消息中連續的8位字節各當前寄存器中的值進行處理。每個8位字符都單獨和寄存器內容相或，結果向最低有效位方向移動，最高有效位以0填充。LSB被提取出來檢測，如果LSB為1，寄存器單獨和預置的值或一下，如果LSB為0，則不進行。整個過程要重復8次。在最后一位完成后，下一個8位字節又單獨和寄存器的當前值相或。最終寄存器中的值，是消息中所有的字節都執行之后的CRC值。

2.2 我們也要進行初始化變量環節的有效應用，確保其初始化所有過程變量函數功能的實現，確保串行中斷服務程序的穩定運行，實現該函數功能的穩定運行，進行相關命令數組的應用，該環節發送完畢后，我們要進行后置標志位的設置，確保下序環節的穩定運行。進行N個位變量環節的控制，確保其函數參數的收集，確保該環節的穩定運行，實現讀N個位變量的命令數組的正常運行。等待發送完并接收完，如超時未接收完則重新發送。分析接收數組：正確，保存讀取的數據；錯誤，重新發送。寫一個位變量，函數功能：根據函數參數，形成置某位變量為“1”或“0”的命令數組，啟動發送。等待發送完并接收完，如超時未接收完則重新發送。分析接收數組：正確，返回；錯誤，重新發送。讀N個字節變量，函數功能：根據函數參數，形成讀N個字節變量的命令數組，啟動發送。等待發送完并接收完，如超時未接收完則重新發送。分析接收數組：正確，保存讀取的數據；錯誤，重新發送。寫N個字節變量，根據函數參數，形成寫N個字變量的命令數組，要寫的數從某參數數組中讀取，啟動發送。

3 結束語

上文所說的各個環節均通過相關實驗驗證，并廣泛應用于現實工作場景中的人機系統的。通過對這模式的有效應用，實現對PLC模式的管理控制，確保單片機和PLC的優勢結合，滿足工業控制系統的發展需要。在該單片機系統的運作過程中，通過對C51語言編程的利用，實現用戶的良好操作，單片機和人機界面結合可以實時的顯示PLC的工作狀況，實時的控制、設置、調整PLC工作情況，提高工業控制的自動化程度和實時性。

參考文獻

[1]朱善君，等.單片機接口技術與應用[M].北京：清華大學出版社，2005.

[2]王福瑞，等.單片微機測控系統設計大全[M].北京：北京航空航天大學出版社，1998.