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高速Modbus TCP转Modbus RS485&RS232

一、 【项目名称】


        高速Modbus TCP转Modbus RS485&RS232


二、 【开发团队简介】(选填,填写了可以让客户更多了解您,接单机会更多)


      1、从事嵌入式单片机开发已近20年,专注于工业控制和通讯,本公司可提供PCB设计、嵌入式单片机软件、PC上位机程序、触摸屏程序开发,提供一整套的工业控制方案,系统集成度高,稳定性强。


      2、本公司有大型工业通讯开发经验,如为某企业设计的大型工业集群控制系统,采用RS485和TCP综合通讯的方式,系统控制一万多台设备,即使末端只能使用RS485 9600这样低速率、独占总线的设备,也能把每个设备的参数及时收集并作出控制反馈,系统延时不超过4秒。

          另有为某汽车配件生产企业(外资)设计的机械传说装置,采用单片机直接控制多个伺服控制器,产品在传送途中测量克重保存数据,触摸屏通过RS485于单片机通讯。系统能够保存生产数据,包括克重、压铸时常、温度、日期等,所有数据均可显示、查询、汇总、存储。


      3、本公司擅长工业控制软硬件开发,能够提供整套控制方案。工业控制开发不仅仅需要熟练开发单片机软硬件,更要有丰富的工业控制经验,尤其是与PLC、变频器、人机界面、工业组态软件、私服控制器、各种各样的工业传感器的开发经验。对于设计者,要具有工业控制设计思维,能够给与客户专业上的分析和建议。

三、 【项目亮点】(选填)


       高速转换无延时。本公司之前给客户定制的控制器只有一个采用RS485的ModbusRTU接口,有两千多个地址,数据量很大。后来客户上位机升级,采用只有网口的HMI,前来寻求解决方案。其实只要在中间安装一个ModbusTCP转ModbusRTU即可,我们便告知客户并免费给与安装指导。然而客户安装后发现通讯延时非常严重,我们及时赶到现场后,发现客户购买的Modbus网关转换速度非常低,每秒只能完成十几次转换。于是让客户再买一款价格较贵的Modbus网关,客户安装后开始很满意,但是他们发现当第二个终端接入后,两个终端的通讯立刻慢了很多,而且频繁掉数据,根本无法正常工作。这也让我们惊讶于市场上的这类转换器,出于对客户的需求,我们便开发了这款高速Modbus网关,并将控制器的波特率提高到256000,速度比之前的RS485接口更快,完美解决客户问题。


四、 【作品简介 】


    “为高速而生”,从前面的开发背景已经明确了速度要求,一定要做到高速率、低延时。因此,我们采用硬件层检测串口数据流,收完即转,最大化利用串口总线。RS485和RS232由于速率低、同一时间只能处理一条通讯数据,所以RS235和485是整个系统的通讯速度瓶颈。本方案采用多项技术来提升通讯速度。

    1.硬件提升:采用硬件层的串口空闲帧检测技术,一旦检测到串口接收完数据立刻转发给网口,不会固定等待多少毫秒再返回,尤其适用Modbus这种不定长度的通讯协议,速度提升明显。

    2.软件提升:采用数据缓存技术,当网口同时进来多个通讯数据时会依次排队使用串口,不会因串口忙而忽略。

    3.自由波特率:波特率是影响RS235和485速度的重要参数,提高波特率再配合硬件层的空闲帧检测能指数级提高通讯速度。本网关可以设置600-2000000之间任意波特率。将网关尽可能安装到设备附近可大幅提高波特率。

    4.CRC16校验判断:本网关会对每一条接收到的数据进行CRC16校验,检测到校验错误会自动重发,确保转发给网口的数据正确有效。


五、【系统构架图 】(选填)

5.1、TCP Server连接模式


5.2、UDP Server连接模式


5.1、TCP Client连接模式


六、【硬件部分的描述 】

6.1  硬件结构


6.2  硬件参数

6.3  系统原理图-电源

6.4  系统原理图-单片机


6.5  系统原理图-W5500


6.6  PCB采用立创EDA专业版绘制,嘉立创多次打样测试和完善。



6.7 面板采用立创EDA设计并生产。




七、【主要器件】


    1、单片机:STM32G030F6P6

    2、网络芯片:W5500

    3、RS485芯片:SP3485EN-L/TR

    4、RS232芯片:SP3232EEN-L/TR

    5、电源芯片:XL1509-5.0E1,DCDC电源,节能省电

    6、网络变压器:H16C01S


八、【软件部分的描述 】(选填)

    8.1  VS2013 VC++上位机开发,支持在线固件升级,直接在PC上通过网口升级控制器的固件程序。

8.2、上位机延时



  8.3、单片机程序Keil V5.32



九、【作品演示】(选填)


    请上传您的作品的功能演示到腾讯视频。
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