CN117579418A - 一种基于rs485总线的主从自适应的通信系统及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统及其通信方法,两个通讯口都是一主一从的关系,所以不用再额外设置通讯地址,大大提升了现场调试的效率;没有通讯地址的概念,就简化了扩展的方便性,直接手拉手连着模块即可;并且不需要再像传统MODBUS‑RTU轮询方式问询,大大提高了数据传输的效率,极大的缩短了主机遍历所有数据的时间,使得整个系统数据刷新的更迅速,能够为系统更快速的分析数据提供有力的保障。
Description
技术领域
本发明涉及RS485通讯传输技术领域,尤其涉及一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统及其通信方法。
背景技术
工业网络一般采用基于RS485总线的MODBUS-RTU协议进行控制;RS485接口使用差分传输方式,具有比较高的噪声抑制能力,最大传输距离约为1200米,最大传输速率为10Mb/s,还支持多点、双向通信,因此被大量工业设备引为标准接口;MODBUS-RTU协议是一个主从协议,在同一时刻总线上只能有一个主站和若干个从站,Modbus通信总是由主站发起,当从站没有收到来自主站的请求时不会发送数据,且从站之间不能相互通信,主站一次只能启动一个Modbus事务处理。
基于以上特点,基于RS485总线的MODBUS-RTU协议只能采用一问一答的通信方式,即主站定时查询从站状态,从站收到主站的轮询命令后回复相应的数据,但存在如下几个问题:
(1)当需要传输较大的数据量时,主站通过RS485总线向对应的从站请求数据,如果此时总线上从机数量比较多,那主站遍历所有的从机数据耗费的时间就比较长,直接影响通信的效率;
(2)工业现场环境恶劣,受限于场地环境和RS485总线应用场合的复杂性,RS485总线的通信带宽不可能无限提高,如:传统RS485总线构成的网络只能以串行布线,对于复杂场合的实际布线设计及施工造成很大难度,进而影响实际通信带宽大小;
(3)MODBUS-RTU协议在一个数据链路上只能处理247个地址,限制了可以连接到主站的从站数量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足,提供一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统及其通信方法,实现了提升主从通信的实时性、扩展性以及可靠性,可广泛应用于电力、数据中心、石化、轨道交通等行业。
本发明的目的是这样实现的:
一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法,所述通信系统包括多个主从设备,每个设备包括两路RS485通信:485通信单元1和485通信单元2,任意两路485通信单元相连接,485通信单元1和485通信单元2在初始化状态不固定主机或从机,通过主从自适应协议进行通讯口的自主切换;
所述基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法包括两路RS485通信:RS485-1和RS485-2,两路RS485通信分别是一个主机和一个从机,具体包括:
S1、系统初始化;
S2、主机串口发送设置wireType命令;
S3、发送设置wireType命令计数器+1;
S4、判断是否收到回复设置命令;
S41、若收到回复设置命令,则转步骤S5、发送设置wireType命令清零;
S42、若没有收到回复设置命令,则判断是否发送设置wireType命令计数器>5;
S421、若>5则通讯失败标记位置,然后发送设置wireType命令清零,然后回到步骤S2;
S422、若≤5,则直接回到步骤S2;
S6、接步骤S5,发送设置wireType命令清零;
S7、通讯失败标记清零;
S8、进入Modbus主机任务。
进一步地,主机与从机依靠主从自适应协议确定,协议规定只有主机可以发送设置串口总线类型wireType的命令。
进一步地,所述自适应协议包括以下内容:
开始时参数默认wireType=0;
判断wireType是否等于0;
若wireType=0,则RS485-1和RS485-2执行从机任务;
RS485-1执行从机任务:
若RS485-1接收到设置wireType命令,则wireType=2,若RS485-1没有接收到设置wireType命令,则回到判断wireType是否等于0的步骤;
wireType=2后,RS485-2执行主机程序,然后RS485-2发送设置wireType命令,设置wireType命令计数器++,若收到回复则从机通讯故障清零,回到判断wireType是否等于0步骤;若没有收到回复,则判断是否设置wireType命令计数器>5;
若设置wireType命令计数器>5则从机通讯故障置位,设置wireType命令计数器清零,回到RS485-2发送设置wireType命令步骤;若设置wireType命令计数器≤5,则直接回到RS485-2发送设置wireType命令步骤;
RS485-2执行从机任务:
若RS485-2接收到设置wireType命令,则wireType=1,RS485-1执行主机程序,RS485-1发送设置wireType命令,设置wireType命令计数器++,若收到回复则从机通讯故障清零,回到判断wireType是否等于0步骤;若没有收到回复,则判断是否设置wireType命令计数器>5;
若设置wireType命令计数器>5则从机通讯故障置位,设置wireType命令计数器清零,回到RS485-1发送设置wireType命令步骤;若设置wireType命令计数器≤5,则直接回到RS485-1发送设置wireType命令步骤。
进一步地,若wireType=1,则RS485-1执行主机任务,RS485-2执行从机任务。
进一步地,若wireType=2,则RS485-1执行从机任务,RS485-2执行主机任务。
进一步地,若wireType不等于0、1或2,则RS485-1执行从机任务,RS485-2执行从机任务。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供了一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统及其通信方法,该通信系统包含两路RS485通信,可以自适应作为一主一从的模式,简化了现场调试的流程,无需复杂的布线,无需设置从机地址,实时性、扩展性以及可靠性都大大增强;该通信方法包括两路RS485通信,两路RS485通信分别是一个主机和一个从机,主机与从机依靠“主从自适应协议”确定,无需设置从机地址,简化了现场调试的流程,无需复杂的布线;无需设置地址,没有从机数量的限制,扩展性大大增强;无需设置地址,售后替换成本大大降低。
附图说明
图1为本发明的通信系统的组网结构示意图。
图2为应用本发明的通信系统的模块结构图。
图3为应用本发明的通信系统的模块功能原理图。
图4为本发明的通信方法的流程示意图。
图5为本发明的主从自适应协议的流程示意图。
实施方式
为更好地理解本发明的技术方案,以下将结合相关图示作详细说明。应理解,以下具体实施例并非用以限制本发明的技术方案的具体实施态样,其仅为本发明技术方案可采用的实施态样。需先说明,本文关于各组件位置关系的表述,如A部件位于B部件上方,其系基于图示中各组件相对位置的表述,并非用以限制各组件的实际位置关系。
实施例1
参见图1-5,图1绘制了本实施例1的通信系统的组网结构示意图。如图所示,本发明涉及的一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统,包括多个主从设备,每个设备包括两路RS485通信:485通信单元1和485通信单元2,任意两路485通信单元相连接;每个设备的2路RS485通讯接口设置在线路板上,线路板设置在由上壳体和下壳体组成的外壳体内;485通信单元1和485通信单元2与CPU单元连接,所述CPU单元分别连接存储单元和LED显示单元;485通信单元1和485通信单元2在初始化状态不固定主机或从机,通过主从自适应协议进行通讯口的自主切换,方便了现场布线。
本发明涉及的一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法,包括两路RS485通信:RS485-1和RS485-2,两路RS485通信分别是一个主机和一个从机,系统方法包括以下步骤:
S1、系统初始化;
S2、主机串口发送设置wireType命令;
S3、发送设置wireType命令计数器+1;
S4、判断是否收到回复设置命令;
S41、若收到回复设置命令,则转步骤S5、发送设置wireType命令清零;
S42、若没有收到回复设置命令,则判断是否发送设置wireType命令计数器>5;
S421、若>5则通讯失败标记位置,然后发送设置wireType命令清零,然后回到步骤S2;
S422、若≤5,则直接回到步骤S2;
S6、接步骤S5,发送设置wireType命令清零;
S7、通讯失败标记清零;
S8、进入Modbus主机任务。
主机与从机依靠主从自适应协议确定,自适应协议包括以下内容:
协议规定只有主机可以发送设置串口总线类型wireType的命令;
开始时参数默认wireType=0;
判断wireType是否等于0;
1、若wireType=0,则RS485-1和RS485-2执行从机任务;
RS485-1执行从机任务:
若RS485-1接收到设置wireType命令,则wireType=2,若RS485-1没有接收到设置wireType命令,则回到判断wireType是否等于0的步骤;
wireType=2后,RS485-2执行主机程序,然后RS485-2发送设置wireType命令,设置wireType命令计数器++,若收到回复则从机通讯故障清零,回到判断wireType是否等于0步骤;若没有收到回复,则判断是否设置wireType命令计数器>5;
若设置wireType命令计数器>5则从机通讯故障置位,设置wireType命令计数器清零,回到RS485-2发送设置wireType命令步骤;若设置wireType命令计数器≤5,则直接回到RS485-2发送设置wireType命令步骤;
RS485-2执行从机任务:
若RS485-2接收到设置wireType命令,则wireType=1,RS485-1执行主机程序,RS485-1发送设置wireType命令,设置wireType命令计数器++,若收到回复则从机通讯故障清零,回到判断wireType是否等于0步骤;若没有收到回复,则判断是否设置wireType命令计数器>5;
若设置wireType命令计数器>5则从机通讯故障置位,设置wireType命令计数器清零,回到RS485-1发送设置wireType命令步骤;若设置wireType命令计数器≤5,则直接回到RS485-1发送设置wireType命令步骤;
2、若wireType=1,则RS485-1执行主机任务,RS485-2执行从机任务;
3、若wireType=2,则RS485-1执行从机任务,RS485-2执行主机任务;
4、若wireType不等于0、1或2,则RS485-1执行从机任务,RS485-2执行从机任务。
wireType即主从状态,wireType共有3种状态:
wireType等于0的时候,RS485-1和RS485-2都是执行的从机任务;wireType等于1的时候,RS485-1执行主机任务并且RS485-2执行从机任务;wireType等于2的时候,RS485-1执行从机任务并且RS485-2执行主机任务。
具体的,一开始设备刚上电的时候,设备在初始状态,wireType等于0,RS485-1和RS485-2都执行从机任务;如果RS485-1接收到设置wireType的命令,即说明该RS485-1需要执行从机任务,而RS485-2需要执行主机任务,所以把wireType设置成2状态;RS485-2执行主机任务,发送设置wireType命令,RS485-2发送设置wireType命令计数器即加一,如果RS485-2收到所接从机回复了设置wireType命令,RS485-2所接从机的通讯故障位就可以清零,系统就会回到RS485-1执行从机任务,RS485-2执行主机的获取数据的任务;如果RS485-2没有收到所接从机回复了设置wireType命令,判断一下发送设置wireType命令计数器有没有大于5次,如果没有大于5次,则重新发送设置wireType命令;如果大于5次,说明该RS485-2所接从机发生通讯故障或者没有从机,把RS485-2所接从机的通讯故障位置位,再重新发送设置wireType命令。
工作原理:
因为两个通讯口都是一主一从的关系,所以不用再额外设置通讯地址,大大提升了现场调试的效率;没有通讯地址的概念,就简化了扩展的方便性,直接手拉手连着模块即可;并且不需要再像传统MODBUS-RTU轮询方式问询,大大提高了数据传输的效率,极大的缩短了主机遍历所有数据的时间,使得整个系统数据刷新的更迅速,能够为系统更快速的分析数据提供有力的保障。
主从自适应协议:只有主机可以发送设置串口总线类型wireType的命令。首先一开始,模块是初始状态,两个通信口都是从机;主机也是初始状态,一直发送设置串口总线类型wireType的命令,所以只要哪个串口接收到设置总线状态wireType的命令以后,就可以把该串口设置成从机,从而另一个串口就可以设置成主机模式了。而主机只要设置总线状态wireType的命令收到回复以后,即说明跟从机之间的通信是通畅的,可以进入正常的ModbusRtu协议,进行数据的交互。如果中途发生通信故障,那么模块跟主机都会回到初始状态,重新等待建立通信链路。
以上仅是本发明的具体应用范例,对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案,均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法,其特征在于:所述通信系统包括多个主从设备,每个设备包括两路RS485通信:485通信单元1和485通信单元2,任意两路485通信单元相连接, 485通信单元1和485通信单元2在初始化状态不固定主机或从机,通过主从自适应协议进行通讯口的自主切换;
所述基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法包括两路RS485通信:RS485-1和RS485-2,两路RS485通信分别是一个主机和一个从机,具体包括:
S1、系统初始化;
S2、主机串口发送设置wireType命令;
S3、发送设置wireType命令计数器+1;
S4、判断是否收到回复设置命令;
S41、若收到回复设置命令,则转步骤S5、发送设置wireType命令清零;
S42、若没有收到回复设置命令,则判断是否发送设置wireType命令计数器>5;
S421、若>5则通讯失败标记位置,然后发送设置wireType命令清零,然后回到步骤S2;
S422、若≤5,则直接回到步骤S2;
S6、接步骤S5,发送设置wireType命令清零;
S7、通讯失败标记清零;
S8、进入Modbus主机任务。
2.根据权利要求1所述的一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法,其特征在于:主机与从机依靠主从自适应协议确定,协议规定只有主机可以发送设置串口总线类型wireType的命令。
3.根据权利要求2所述的一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法,其特征在于:所述自适应协议包括以下内容:
开始时参数默认wireType=0;
判断wireType是否等于0;
若wireType=0,则RS485-1和RS485-2执行从机任务;
RS485-1执行从机任务:
若RS485-1接收到设置wireType命令,则wireType=2,若RS485-1没有接收到设置wireType命令,则回到判断wireType是否等于0的步骤;
wireType=2后,RS485-2执行主机程序,然后RS485-2发送设置wireType命令,设置wireType命令计数器++,若收到回复则从机通讯故障清零,回到判断wireType是否等于0步骤;若没有收到回复,则判断是否设置wireType命令计数器>5;
若设置wireType命令计数器>5则从机通讯故障置位,设置wireType命令计数器清零,回到RS485-2发送设置wireType命令步骤;若设置wireType命令计数器≤5,则直接回到RS485-2发送设置wireType命令步骤;
RS485-2执行从机任务:
若RS485-2接收到设置wireType命令,则wireType=1,RS485-1执行主机程序,RS485-1发送设置wireType命令,设置wireType命令计数器++,若收到回复则从机通讯故障清零,回到判断wireType是否等于0步骤;若没有收到回复,则判断是否设置wireType命令计数器>5;
若设置wireType命令计数器>5则从机通讯故障置位,设置wireType命令计数器清零,回到RS485-1发送设置wireType命令步骤;若设置wireType命令计数器≤5,则直接回到RS485-1发送设置wireType命令步骤。
4.根据权利要求2所述的一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法,其特征在于:若wireType=1,则RS485-1执行主机任务,RS485-2执行从机任务。
5.根据权利要求2所述的一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法,其特征在于:若wireType=2,则RS485-1执行从机任务,RS485-2执行主机任务。
6.根据权利要求2所述的一种基于RS485总线的主从自适应的通信系统的通信方法,其特征在于:若wireType不等于0、1或2,则RS485-1执行从机任务,RS485-2执行从机任务。
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