文档介绍：山东轻工业学院
硕士学位论文
Modbus现场总线技术在嵌入式PLC中的应用研究
姓名:吕国华
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:程广河
2011-06-10
山东轻工业学院硕士学位论文
摘要
可编程控制器(PLC)是工业控制系统的不可或缺的设备,它是整个控制系
统的心脏。在国外,传统的 PLC 技术的发展与应用已经有了几十年的历史,并且
技术已经比较成熟和完善。我国的PLC 技术虽然也经历了多年的研发与应用,但
是其核心技术标准一直受国外的大公司的控制,形成不了自己的技术优势,这就
造成了国内 PLC 市场长期受到国外几个公司的垄断,PLC 设备的价格居高不下,
在一定程度上影响了民族工业的发展。
与此同时,整个电子产业在飞速的发展,市场上出现了很多高性能、低功耗、
低价格的微控制器。基于微处理器的嵌入式产品的应用也已经遍布了我们生活的
各个角落。当前的微处理器性能已经十分优秀,基于微处理器的嵌入式设备完全
有能力胜任大多数的工业自动化控制的要求。在这一背景下,山东省计算中心研
发了基于 ARM 核心的山科系列高性能嵌入式 PLC 设备。山科 PLC 采取了 CAN 总线
母板结构,有着很好的功能扩展能力。目前该系列产品已经实现了产品的定型与
应用,并可以支持 RS-232、RS-485、RJ45、USB 等多种接口的通信连接。但是,
目前其还不备某些流行总线协议的通信能力,如 Modbus、Profibus,这对该产
品的推广与应用产生了一定的影响。
为了提高山科 PLC 的性能,本文在分析嵌入式系统和 Modbus 通信协议的基
础上,设计了出了适用于山科 PLC 的 Modbus 通信方案。为了实现这一方案,首
先是构建了自己的嵌入式开发平台进行通信研究。整个开发平台由硬件系统和软
件系统两部分构成:硬件系统是采用的是ARM 嵌入式系统开发板,其控制核心是
飞利浦公司生产的基于 ARM 微处理器的 LPC2000 微控制芯片;软件系统主要是基
于 PC 机的相关开发工具以及在开发板上移植的μC/OS-II 实时操作系统。在嵌
入式开发系统中完成了对通信源码的设计与测试工作后,又把该部分源码成功移
植到山科 PLC 设备中,最终实现了山科 PLC 对 Modbus 通信协议的 RTU 模式的从
站支持工作。
本文设计的山科 PLC 的 Modbus 通信方案源码全部是用 C 语言来完成的,因
此具有很好的性能和效率。同时,这套通信方案也可以很方便地应用到山科系列
的其它仪表设备之中,这对山科系列设备的应用推广有着很大的现实意义。

关键词:嵌入式;Modbus;ARM;PLC
I
山东轻工业学院硕士学位论文
ABSTRACT
Programmable Logic Controller (PLC) is essential for industrial control system,
which is the core of control system. In other countries, the traditional PLC technology
has been developed and applied for decades, and the technology is relatively mature
and perfect. In our country, although the research and application of PLC technology
has also experienced many years, the core technology standards has been under the
control of panies and we can not form our own technological superiority,
which resulted in the PLC market, panies have long been the monopoly
of a few countries, the price of PLC equipment is high which affect the development
of national industries to some extent.
At the same time, the entire electronics industry is develope