课题名称

基于TCP/MODBUS的远程数据采集系统设计与实现

课题来源

   社会生产实践

课题类型

工程设计类

1．选题的背景及意义：

MODBUS 协议是应用于电子控制器上的一种通用应用层协议，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由以太网或串行通信网络和其它设备之间可以通信。工业控制器连网也为网络管理提供了方便。MODBUS就是工业控制器的网络协议的一种，它已经成为主流工业标准之一。相互通信的连网为不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控提供了方便。

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。 LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。

本课题在学习MODBUS 通信协议的技术特点基础上，设计并实现基于MODBUS RTU规约的电力参数采集、显示系统。系统包括：传感器数据采集，MODBUS/TCP协议形成，MODBUS数据接收与管理。

 

2．研究内容拟解决的主要问题：

（1）学会资料搜集方法，相关软硬件的使用；

（2）理解相应系统硬件、外围电路、接口电路的基本原理和应用；

（3）掌握MODBUS/TCP/IP通信协议应用、实验；

（4）掌握LabVIEW开发平台的应用；

（5）利用LabVIEW或其他PC数据管理平台实现数据接收和管理；

（6）了解数据可视化技术和方法；

3．研究方法技术路线：

本次课题研究的目标是利用MODBUS通信协议将下位机采集的数据传送给用LabVIEW编写的上位机的远程数据采集系统。

（1）系统方案的设计

这部分首先介绍了系统设计原理及基本思路，按照设计的基本要求将系统分为传感器数据采集、下位机控制、MODBUS/TCP协议通信、LabVIEW编写上位机。然后分别进行论证，对需要的硬件进行选型，根据每个方案的优点与缺点，从两个或多个方案里选择最优方案。

（2）系统方案的学习实验过程

拟采用的研究手段是首先学习学习MODBUS通讯机制，然后通过LabVIEW进行上位机和下位机通讯程序的编写。完成初步设计后进行上下机联调，测试测控系统的性能并进行改进，以期实现设计目标。

采用LabVIEW来设计界面、编制程序，并通过MODBUS通信协议实现与下位机的通讯系统。

根据试验方案进行此方案试验，并优化试验配方。

根据试验研究仿真的结果，写出毕业设计的论文。

4．研究的总体安排和进度计划：

 

5．主要参考文献：

[1] 王振力. 工业控制网络[M]. 人民邮电出版社，2012.

[2] 李艇. 实时工业网络设计与应用[M]. 人民邮电出版社，2014.

[3] J.特拉维斯.  LabVIEW大学实用教程(第三版) [M]. 电子工业出版社,2016.

[4] 周兴华. 手把手教你学ARM Cortex-M0:基于STM32F0x2系列[M]. 北京航空航天大学出版社,2017.

[5] John Rinaldi. | MODBUS: The Everyman's Guide to MODBUS[M]. Createspace Independent Publishing Platform,2015.