基于modbuscp的海关物流监控自动化检查控制系统

基于modbuscp的海关物流监控自动化检查控制系统

0.国内外互联网发展趋势随着计算机和网络技术的快速发展，信息技术逐渐进入了行业的自动化领域。以太网技术以高速率、低成本、应用广等优点,在工控领域中得到青睐,新型工业以太网技术ModbusTCP是自动化控制的通信协议标准,广泛应用于电力、水利、冶金、化工、机械、制造业等监控系统中。ModbusTCP的应用层协议是由Modicon公司为其PLC设计的通信协议Modbus,因其具有开放性及透明性而得到工业领域的广泛支持，现已成为工业标准，其传输层协议TCP和网络层协议IP是信息行业的标准,具有连接不同网络的能力,能适应几乎所有的底层通信技术。ModbusTCP采用以太网的物理层和数据链路层,可使用通用的网络部件。目前,中国已把ModbusTCP列为工业网络的标准。国际互联网编号分配管理机构IANA(InternetAsignedNumbersAuthority)专门为其赋予TCP502端口。2004年1月,法国召开的SC65C工作组会议中将ModbusTCP列入IEC标准。因此，基于ModbusTCP所构建的工业监控系统使用户彻底摆脱了非标准的、封闭的工业控制网络及现场总线技术的束缚。1.控制及监控应用海关物流监控自动化检查控制系统由现场总线级（物流设备）、中央监控管理级（信息层）组成二级计算机集散控制系统。现场总线级系统采用QUANTUM系列离散量IO实现运输皮带、电辊、移载机、提升机、光电开关、接近开关等设备的逻辑控制和信号反馈，中央监控管理级使用以太网应用模块以及CISCO3C1698124口网络交换机实现工业以太网连接。并与海关技术中心的EDI中转服务器进行电子数据交换。1.1通讯系统的实现现场PLC控制系统采用CPU模块（140CPU43412A）进行IO信号的集中逻辑处理，集成的应用功能、监控、通讯和诊断功能的实现，并采用CRP模块（140CRP93100）和CRA模块（140CRA93100）通过同轴电缆实现总线的物理扩展，采用以太网模块（140NOE77100）实现现场总线级向中央监控管理级的数据发送和命令反馈，实现信息的无缝连接、完全共享，在任何地方都能够实时的访问数据，控制系统主站的系统硬件配置和地址分配如图1所示。1.1.1基于conce监控的控制系统程序编制快件货物的物流分拣需要高效、实时的运算处理控制，Quantum系列CPU采用双处理器结构，分别承担程序处理任务与通讯任务，运算能力极大提高，能够方便灵活的定制程序，其编程软件Concept是基于Windows环境的先进的编程工具。采用MicrosoftWindows图形用户接口（GUI)，符合IEC1131-3国际标准，Concept软件除编程外还提供了强大的硬件、软件配置器、安全级配置器、导出功能块（DFB）编辑器、程序转换器、16位及32位仿真器等。为实现更好、更稳定的设备控制提供了坚实的基础。在控制程序编制上，根据Concept软件的特点，首先对控制系统功能进行分析，对程序的内存分配、地址分配进行规划、形成表格；对程序结构进行划分，将不同功能的程序划分到不同的子程序中，在主程序中分别调用，不但阅读清晰而且调试方便；编程时对代码作注释，而功能复杂的代码作详细注释；规范变量名称，做到程序良好的：正确性、可读性、可维护性等，图2所示为一个典型设备延时控制时序图。1.1.2基于robustp的通讯协议现场总线级级的设备控制由CPU完成，而中央监控管理级需要的数据由以太网模块通过ModbusTCP协议进行发送和返回，ModbusTCP基于以太网和Modbus。ModbusTCP是最流行、成本低廉、适应于各种应用的解决方案，ModbusTCP的协议效率高达约60%。这是因为其应用层协议允许在一个TCP/IP帧中传输多个寄存器，另外TCPIP协议本身只增加了几个字节的报文头。所以覆盖绝大多数工业应用的需求。ModbusTCP协议是独立于通讯媒介，根据客户/服务器原理组织的。客户发送请求帧来请求服务，服务器回应响应帧。请求帧和响应帧包含了参数和数据。标准Modbus帧和ModbusTCP帧格式不同。标准的Modbus通讯中从站地址和CRC校验的处理优先于功能码，但在ModbusTCP中地址和校验由底层的TCP协议完成。使用ModbusTCP，命令和用户数据可不经任何修改而封装在TCP/IP的数据容器中下面以“读离散输入”功能来解释客户和服务器之间的数据交换。客户使用这个命令从服务器读取数字输入。功能码和参数在请求帧中进行了发送。如果服务器接受到此功能且无任何错误，数字输入信息便通过响应帧发回给客户。响应帧为以下结构：N是输入的总数除以8。如果余数非零则N要加1，剩余的位通过最后一个字节发送。无用的位以0填充。如果服务器无法提供所需的信息，会发送一个错误帧以代替响应帧。图3显示的是一个典型的ModbusTCP数据帧，除了“读写离散输入”以外，Modbus协议还提供了其它丰富的标准功能。ModbusTCP的普及得益于使用它的门坎很低，无论用串口还是用以太网，Modbus和ModbusTCP都可以自由使用。而且在网上有很多共享资源，如C/C++，JAVA样板程序，ActiveX控件，各种测试工具等等，所以用户使用很方便。另外，几乎可以找到任何现场总线连接到ModbusTCP的网关，方便用户实现各种网络之间的互联。2.事件驱动编程vb海关物流监控自动化检查控制系统人机控制界面具有设备实时状态监控、错误报警、功能自检、入口站对话、风险布控、数据查询、打印等功能，使用微软包含协助开发环境的事件驱动编程语言VB开发实现，VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库、创建ActiveX控件。检查控制系统使用ADO控件和SQL语言实现SQLSERVER数据库的连接和EDI数据的添加、修改、删除、更新处理，使用WINSOCK控件实现与QUANTUMPLC进行数据交换，以下介绍一个典型的使用VB语言开发的请求帧和响应帧代码。2.1请求调用代码的实现2.2根据线圈状态和记录数据的显示寄存器的写入操作类似，由于篇幅所限其他代码在此就不再赘述。3进行视频操作工业以太网是工业自动化网络发展的必然趋势，为了对工业设备进行实时的管理与监控，工业以太网设备大多都支持远程管理，而且各厂商业都有各自的网络管理软件以提供对网络设备进行友好的图形化界面操作。管理员还可以通过远程telnet或web界面的方式直接对设备进行调试。完善的兼容性，可靠的稳定性，对恶劣环境的适应性，强大的冗余能力和方便的可管理性，是人们越来越多地在网