论文总字数：34326字

摘 要

本文以工业以太网控制技术为背景展开研究，首先给出了基于MODBUS技术流量监控系统的总体设计方案；然后讨论了串口通信的基本原理，包括串口通信方式、串口通信接口标准以及编程实现；之后，讨论了MODBUS协议的协议描述、数据编码和事务处理，重点介绍串行链路上MODBUS协议和编程实现MODBUS数据通信；并且分别论述了OPC的技术基础——COM、OPC数据存取规范和OPC服务器的编程开发；最后，利用组态王软件设计监控系统界面，将MODBUS协议和OPC技术整合在一起，实现完整的基于MODBUS技术的流量监控系统。 

关键词：串口通信 MODBUS协议 OPC规范 组态王 流量监控系统

The design of monitor system based on MODBUS

Abstract

This article is based on the industrial ethernet control technology as a background to study.Firstly, it is presented that the overall design scheme of flow monitoring system based on MODBUS technology; then discussed the basic principle of serial communication，including the way of serial communication、interface standard of serial communication and how to program. And then, it is discussed that MODBUS protocol description, data coding and transaction processing. Especially highlights the MODBUS protocol on serial link and programming. And showed the basis of OPC technical---COM, OPC data access specification and how to develop OPC server.Finally, we design the monitor system interface with the software KingView, and combine the MODBUS program and OPC server together to achieve a whole system based on the MODBUS technology.

Keywords：Serial Communication, MODBUS protocol, OPC, KingView, Flow Monitoring System

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2 国内外研究状况及趋势 1

1.3 课题的主要研究内容 2

第二章 基于MODBUS技术的流量监控系统的总体设计 3

2.1 课题的主要研究内容 3

2.2 课题研究方法 3

2.2.1 串行通信 3

2.2.2 MODBUS数据通信 4

2.2.3 OPC规范 5

2.2.4 组态监控界面设计 6

第三章 串行通信原理和程序实现 7

3.1 串行通信基本概念 7

3.1.1 串行通信特点 7

3.1.2 串行通信分类 7

3.1.3 串行通信工作方式 8

3.2 串行接口标准 8

3.2.1 RS-232C标准 8

3.2.2 RS-422A标准 8

3.2.3 RS-485标准 9

3.3 MSComm 控件编程 9

3.4 串口通信模拟测试 11

第四章MODBUS协议和编程实现 12

4.1 MODBUS 协议 12

4.1.1 协议描述 12

4.1.2 事务处理 13

4.1.3 功能码分类 14

4.1.4 常用公共功能码描述 15

4.2 在串行链路上的MODBUS 协议 16

4.2.1 协议概述 16

4.2.2 MODBUS 主站/从站协议原理 16

4.2.3 串行传输模式 17

4.2.4 差错校验 17

4.3 MODBUS数据读取程序实现 18

4.4 MODBUS数据通信模拟测试 20

第五章 OPC数据存取规范和OPC服务器开发 22

5.1 OPC概述 22

5.2 OPC的技术基础-COM/DCOM 23

5.2.1 COM技术简介 23

5.2.2 COM接口 24

5.2.3 COM组件 24

5.3 OPC接口对象 24

5.3.1 OPC Server 对象 25

5.3.2 OPC Group 对象 26

5.3.3 OPC Item 对象 27

5.4 OPC数据访问方式 27

5.4.1 同步访问方式 28

5.4.2 异步访问方式 28

5.4.3 数据订阅方式 29

5.5 OPC 服务器的编程实现 29

5.6 MODBUS协议在OPC服务器中的实现 37

5.6.1 Modbus OPC服务器结构设计 37

5.6.2 Modbus OPC服务器程序实现 37

5.7 MODBUS OPC服务器测试 38

5.7.1 采用ModSim32 测试OPC服务器读取MODBUS协议数据 38

5.7.2 利用OPC Client 测试OPC服务器通信功能 39

第六章 组态监控界面设计 42

6.1 组态王软件简介 42

6.2 监控界面设计 42

6.2.1 创建工程 42

6.2.2 创建组态画面 43

6.2.3 创建动画连接 44

6.2.4 创建实时报警画面 44

6.2.5 创建实时趋势曲线 45

6.2.6 创建实时报表和数据查询 45

6.3 监控系统模拟测试 46

结语 49

参考文献 50

致 谢 52

第一章 绪论

1.1课题背景

随着控制技术的进步，工业控制技术已经呈网络化的发展趋势。伴随着现场总线技术和以太网技术的发展，工业以太网应用而生，成为一种新型控制技术。近年来，工业以太网在其确定性、传输效率、可靠性等方面的不断改善和提高，使其越来越适应于工业现场的环境的需要。工业以太网的出现，将为实现现场设备层的横向集成，及现场设备层和过程监控层、信息管理层的纵向集成提供契机。

MODBUS 协议是当今工业领域应用最为广泛的现场总线协议之一，作为现场总线的一种通信协议，它实现了PLC控制器、工控仪表与设备间的通讯和信息交换，可以用来实现不同现场总线控制的集成，基于MODBUS 协议的研究，对于实现第三方通信、系统集成互连和集成监控，具有实际意义。

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