辉达HD-M-DY系列通讯管理模块在工业控制系统中的应用
时间：2015-08-04 阅读：217
本文以武汉辉达工控的控制系统为例，介绍武汉辉达HD-M-DY4000系列通讯管理模块的作用。实际项目证明，当上位机需要与较多的控制模块或仪表进行通讯时，带通讯管理模块的控制系统对用户的响应时间明显缩短，优势明显。（本文中的通讯协议均指MODBUS-RTU485协议。）
一、传统的工业控制系统通讯结构
传统的工业控制系统通讯结构如上图。控制模块作为zui底层的通讯对象，它们各自采集所需的数据，等待上位机来读取这些信息，同时接收上位机发来的命令信号，这些模块不能主动的发送数据给上位机，相邻模块之间也不能相互通讯。每个控制模块占用一个通讯地址，系统zui多带32个控制模块。上位机则轮流查询各个模块所采集到的数据，同时接收用户的命令，并将这些命令进行解析，执行相应的操作。
1.2传统通讯结构所面临的问题
当控制模块较多时，上位机需要不断的从每个控制模块中读取数据，而由于每个控制模块只保存有与自己相关的部分数据，上位机可能只读了这个控制模块中的一个数据，就需要切换到下一个控制模块，这时候上位机又需要重新发送下一个控制模块的地址，命令等等一系列数据，还要为每次发出的数据和接收到的数据重新计算校验，系统开销很大，不能将MODBUS-RTU协议的批读功能发挥出来，导致上位机很大部分时间发送的都是地址、命令、校验等信息，而真正有用的数据信息传输的很少。同时，由于上位机软件在频繁的切换通讯模块，频繁的计算数据校验，导致系统对用户的响应不及时，系统反应慢。
综上所述，在上位机需要与很多模块通讯的大型控制系统中，通讯总线上存在着数据流频繁，但数据传输效率低下，并且上位机因通讯开销过大而对其他响应不及时的问题。
二、基于通讯管理模块的通讯结构
添加通讯管理模块后，上位机与通讯管理模块这一级的485总线上数据传输效率得到了大大提高。因为管理模块中保存着下面多个控制模块的数据信息，上位机在需要这些信息的时候就可以一次性的读取到这些信息，因为它们在同一个模块中，拥有同一个协议地址，从而将通讯协议的批读功能发挥起来。
在通讯管理模块与控制模块这一级的485总线上，数据的传输和传统工业通讯系统是一样的，这一级总线上同样存在着数据传输效率低下的问题，但由于通讯管理模块的任务单一，只需处理通讯数据，不用向上位机一样处理大量的其他任务，因此这个问题在整个系统中是可以接受的。
对上位机而言，上位机不知道系统中有多少控制模块，它只需要和少量的几个通讯管理模块通讯即可，这样上位机程序就不必为数据通讯花费太多的开销，从而提高对用户的响应速度和整个系统的效率。同时，上位机可接多个通讯管理模块，每个通讯管理模块又可接多个控制模块，不同通讯管理模块下控制模块，由于它们不在一条通讯总线上，因此它们的通讯地址可以一样，这样整个系统就可接更多的控制模块，为更大型的通讯系统提供了可能。
三、实际通讯管理模块简介
武汉辉达工控的HD-M-DY4000系列通讯管理模块是根据自身项目需求而自主研发的一款产品。它通过485总线连接其它设备，符合标准MODBUS-RTU通讯协议。它具备2路RS485接口，每路串口可分别设置波特率。
对上位机来说，HD-M-DY4000系列通讯管理模块作为从机与上位机进行通讯，对底层的控制模块来说，通讯管理模块作为主机与底层控制模块进行通讯。如下图：
同时该HD-M-DY4000系列通讯管理模块还配备了其它功能，可以定制一系列指令，向的模块发送一个或多个数据，从而完成相应的功能。模块自身带有ＤＣ２４Ｖ馈电输出，方便用户外接其它需要供电的设备。模块带有一路继电器抱紧，可配置成不同模式，用于不同场合的抱紧继电器输出。模块带有两个八位的ＬＥＤ显示屏幕及４个按键，用户可通过菜单修改一系列的内部参数。
本文主要对传统工业控制通讯系统和添加HD-M-DY4000系列通讯管理模块后的通讯管理系统做了比较，并对武汉辉达工控的一款通讯管理模块做了简单介绍。在实际项目中证明，添加了通讯管理模块的系统反应更灵敏，能更快的相应用户的操作。
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