《電子技術應用》
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基于EtherCAT總線的Modbus-RTU主站網關設計
網絡安全與數據治理
王永峰,康晉菊,胡嘯,張彪,封成玉
中電智能科技有限公司
摘要: EtherCAT在國內工控領域被廣泛應用,國內許多工業現場采用EtherCAT總線作為控制系統總線。Modbus也是一種標準開放的通信協議,許多儀器儀表、傳感器、變頻器支持Modbus協議,作為Modbus從設備被大量地應用于工控現場。為了解決工控現場EtherCAT總線與Modbus設備通信問題,設計了一種基于EtherCAT總線的Modbus-RTU主站網關模塊,實現EtherCAT總線與Modbus協議的轉化。該模塊對外支持2路RJ45接口和1路DB9接口,其中RJ45接口支持EtherCAT協議,DB9接口支持Modbus-RTU主協議。模塊通過2路RJ45接口靈活應用于EtherCAT網絡中,可以配置鏈型和環型拓撲結構。
中圖分類號:TP273文獻標識碼:ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.06.006
引用格式:王永峰,康晉菊,胡嘯,等.基于EtherCAT總線的Modbus-RTU主站網關設計[J].網絡安全與數據治理,2024,43(6):42-46,52.
Design of Modbus-RTU master station gateway based on EtherCAT bus
Wang Yongfeng, Kang Jinju, Hu Xiao, Zhang Biao, Feng Chengyu
Intelligence Technology of CEC Co.,Ltd.
Abstract: EtherCAT is widely used in the field of industrial control in China, and many industry fields use it as the control system bus. Modbus is also a standard and open communication protocol, many instruments, sensors, and frequency converters support the Modbus protocol, as Modbus slave device is widely used in industrial control sites. In order to solve the communication problem between EtherCAT bus and Modbus equipment in industrial control field, a Modbus-RTU master station gateway module based on EtherCAT bus is designed, which realizes the conversion between EtherCAT bus and Modbus protocol. The design supports two RJ45 interfaces and one DB9 interface, the RJ45 interface supports the EtherCAT interface protocol, and the DB9 interface supports the Modbus-RTU main protocol. The design can be configured with chain and ring topologies structure through two RJ45 interfaces, so it can be flexibly applied in EtherCAT networks.
Key words : EtherCAT; Modbus-RTU master station ;protocol conversion; topological structure

引言

隨著現場總線技術的不斷發展,各種總線協議層出不窮,目前已經有20多種總線協議被納入IEC61158標準[1]。由于不同的廠商設備采用不同的標準協議,因此用戶會遇到設備總線不配套不兼容的問題[2]。本文針對EtherCAT和Modbus總線進行研究,設計了一種EtherCAT和Modbus總線協議轉換的網關模塊,解決工控現場EtherCAT總線與Modbus設備通信問題 [3]。

目前市面上有許多關于EtherCAT與Modbus總線轉化的網關模塊,但模塊的EtherCAT大都采用E-BUS接口,主要適配定制的系統中,其物理接口為專用的背板總線接口,不具備通用性;或者是模塊性能不能滿足工控領域,如波特率、延遲時間、尋址范圍、帶從站的能力等指標。針對此問題,本文設計一種基于EtherCAT總線的Modbus-RTU主站網關模塊,實現EtherCAT總線與Modbus協議的轉化,模塊支持標準Modbus尋址范圍和功能碼,支持診斷功能,可以通過在線診斷數據判斷通信正常、響應超時、地址錯誤、CRC校驗錯誤等狀態,通信波特率支持1 200~115 200 b/s配置,輸入輸出區大小各為1 KB,最多可以支持32個Modbus從站,尋址范圍為1~247子節點。模塊對外接口包含2路RJ45和1路DB9接口,其中RJ45接口支持EtherCAT協議,可以靈活適配各種系統和場景,配置鏈型和環型拓撲結構,提高了模塊應用性;1路DB9接口為Modbus-RTU接口,支持Modbus-RTU主協議,與Modbus從站設備相連接。


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作者信息:

王永峰,康晉菊,胡嘯,張彪,封成玉

(中電智能科技有限公司,北京100083)


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