CN110806993B - 一种定制的modbus通信方法及利用该方法的低耦合远动装置 - Google Patents

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Abstract

一种定制的modbus通信方法及利用该方法的低耦合远动装置。一种定制的modbus通信方法，基于标准modbus通信协议，该方法还包括主动上送带时标的变化数据、监测数据及通道异常。还包括一种低耦合远动装置，利用上述定制的modbus通信方法进行板间通信，该装置包括CPU板、串口板、模拟量采集板、开入开出板、电源板、母板、LED板；所述的CPU板通过母板与串口板、开入开出板、模拟量采集板、LED板进行数据交互，电源板为装置供电。本发明有效降低板间耦合度，使得可以根据现场具体需求，灵活配置功能板卡，提高了产品配置的灵活性，避免硬件资源浪费，提高了系统的整体稳定性，便于后期功能拓展及维护。提高了监视的实时性，能够及时让CPU发现异常，进行处理，本发明通过在有异常的数据帧上盖上时间戳，能够方便问题追溯。

Description

一种定制的modbus通信方法及利用该方法的低耦合远动装置
技术领域
本发明涉及电力通信控制器设计领域，具体地说是一种定制的modbus通信方法及利用该方法的低耦合远动装置。
背景技术
电力通信控制器作为变电站综合自动化系统中的信息中心，通过不同的通信规约及介质采集变电站内各类设备的信息，经专有数据通道转发至调度中心，决定了其自身功能需求的多样性。
电力通信控制器需要集成串口通信、网络通信、模拟量采集、开入开出、GPS校时、LED状态指示等功能，系统硬件设计复杂度高，但不同变电站的具体功能需求存在差异性。目前的modbus通信协议支持CPU周期读取各板卡数据、CPU控制命令下发、CPU校时命令下发。当某一硬件损坏时，CPU无法及时发现异常信号，而且系统集成度过高，功能板卡不能灵活替换，极易导致硬件资源浪费。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例中提供了一种定制的modbus通信方法及利用该方法的低耦合远动装置，该方案具体包括：
本发明第一方面提供了一种定制的modbus通信方法，基于标准modbus通信协议，该方法还包括主动上送带时标的变化数据、监测数据及通道异常。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述监测数据及通道异常通过在报文中增加发送序号及接收序号，具体包括以下方法：
CPU周期发送心跳报文；
从机收到该心跳报文后，更新接收序号和发送序号，并回复收到的心跳报文；
CPU收到从机回复的报文后，根据发送序号和接收序号确认该数据或通道是否正常。
结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，确认数据或通道是否正常的标准具体包括：
发送序号和接收序号是否是不连续或相同，如果不连续或相同，则表示数据或通道不正常。
结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，主动上送带时标的变化数据具体包括以下方法：
检测到有事项触发；
主动上送盖有时间戳的数据帧。
本发明第二方面提供了一种低耦合远动装置，利用上述定制的modbus通信方法进行板间通信，该装置包括CPU板、串口板、模拟量采集板、开入开出板、电源板、母板、LED板；所述的CPU板通过母板与串口板、开入开出板、模拟量采集板、LED板进行数据交互，电源板为装置供电。
结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述的开入开出板，具有独立的子控制器，用于实现开入量采集及遥控输出功能，通过采用定制的modbus通信方法的串口与CPU板的数据交互；
所述的串口板，具备独立子控制器，用于实现串口功能及端口数量灵活配置，通过数据总线实现与CPU板的数据交互；
所述的模拟量采集板，具备独立子控制器，用于实现4～20mA模拟量采集功能，通过采用定制的modbus通信方法的串口与CPU板的数据交互；
所述的母板，为各个板卡提供统一的物理接口，各板卡通过插槽连接至母板，实现板卡间的数据交互及供电；
所述的LED板，用于指示网口、串口、电源工作状态。
由以上技术方案可见，本发明有效降低板间耦合度，使得可以根据现场具体需求，灵活配置功能板卡，提高了产品配置的灵活性，避免硬件资源浪费，提高了系统的整体稳定性，便于后期功能拓展及维护。
本发明的通信方式提高了监视的实时性，能够及时让CPU发现异常，进行处理，本发明通过在有异常的数据帧上盖上时间戳，能够方便问题追溯。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的系统结构图；
图2为本发明实施例的板卡连接示意图；
图3为本发明实施例的CPU板与串口板接线示意图；
图4为本发明实施例的CPU板与串口板通信流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种定制的modbus通信方法，基于标准modbus通信协议，该方法还包括主动上送带时标的变化数据、监测数据及通道异常。
监测数据及通道异常通过在报文中增加发送序号及接收序号，具体包括以下方法：
步骤11、CPU周期发送心跳报文；
步骤12、从机收到该心跳报文后，更新接收序号和发送序号，并回复收到的心跳报文；
步骤13、CPU收到从机回复的报文后，根据发送序号和接收序号确认该数据或通道是否正常。
确认数据或通道是否正常的标准具体包括：发送序号和接收序号是否是不连续或相同，如果不连续或相同，则表示数据或通道不正常。
主动上送带时标的变化数据具体包括以下方法：
步骤21、检测到有事项触发；
步骤22、主动上送盖有时间戳的数据帧。
如图1-2所示，一种低耦合远动装置，利用上述定制的modbus通信方法进行板间通信，该装置包括CPU板、串口板、模拟量采集板、开入开出板、电源板、母板、LED板；所述的CPU板通过母板与串口板、开入开出板、模拟量采集板、LED板进行数据交互，电源板为装置供电。
开入开出板，具有独立的子控制器MCU，用于实现开入量采集及遥控输出功能，通过采用定制的modbus通信方法的串口与CPU板的数据交互；开入开出板与CPU板上的主CPU通过RS-422通讯，主CPU的RS-422 4根通信线在开入开出板上经两片485芯片转换为TX、RX数据线，与开入开出板的MCU相连。
串口板，具备独立子控制器，用于实现串口功能及端口数量灵活配置，通过数据总线实现与CPU板的数据交互；
模拟量采集板，具备独立子控制器MCU，用于实现4～20mA模拟量采集功能，通过采用定制的modbus通信方法的串口与CPU板的数据交互；模拟量采集板与主CPU通过RS-422通讯，主CPU RS-4224根通信线在模拟量采集板上经两片485芯片转换为TX、RX数据线，与模拟量采集板MCU相连。
母板，为各个板卡提供统一的物理接口，各板卡通过插槽连接至母板，实现板卡间的数据交互及供电；
所述的LED板，用于指示网口、串口、电源工作状态。
CPU板与串口板采用数据总线通信，应用程序通过LINUX操作系统的驱动层，控制地址总线与数据总线及片选线，实现与串口板FPGA的数据交互，最终实现应用程序对串口板串口收发控制，相关接线方式及具体通信过程如图3、图4所示。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种定制的modbus通信方法，基于标准modbus通信协议，其特征是，该方法还包括主动上送带时标的变化数据、监测数据及通道异常；
主动上送带时标的变化数据具体包括以下方法：
检测到有事项触发；
主动上送盖有时间戳的数据帧；
所述监测数据及通道异常通过在报文中增加发送序号及接收序号，具体包括以下方法：CPU周期发送心跳报文；
从机收到该心跳报文后，更新接收序号和发送序号，并回复收到的心跳报文；
CPU收到从机回复的报文后，根据发送序号和接收序号确认该数据或通道是否正常。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，确认数据或通道是否正常的标准具体包括：
发送序号和接收序号是否是不连续或相同，如果不连续或相同，则表示数据或通道不正常。
3.一种低耦合远动装置，利用权利要求1-2任意一项所述的定制的modbus通信方法，其特征是，该装置包括CPU板、串口板、模拟量采集板、开入开出板、电源板、母板、LED板；所述的CPU板通过母板与串口板、开入开出板、模拟量采集板、LED板进行数据交互，电源板为装置供电。
4.根据权利要求3所述的远动装置，其特征是，所述的开入开出板，具有独立的子控制器，用于实现开入量采集及遥控输出功能，通过采用定制的modbus通信方法的串口与CPU板的数据交互；
所述的串口板，具备独立子控制器，用于实现串口功能及端口数量灵活配置，通过数据总线实现与CPU板的数据交互；
所述的模拟量采集板，具备独立子控制器，用于实现4~20mA模拟量采集功能，通过采用定制的modbus通信方法的串口与CPU板的数据交互；
所述的母板，为各个板卡提供统一的物理接口，各板卡通过插槽连接至母板，实现板卡间的数据交互及供电；
所述的LED板，用于指示网口、串口、电源工作状态。
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