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基于EtherCAT总线的Modbus-RTU主站网关设计
网络安全与数据治理
王永峰,康晋菊,胡啸,张彪,封成玉
中电智能科技有限公司
摘要: EtherCAT在国内工控领域被广泛应用,国内许多工业现场采用EtherCAT总线作为控制系统总线。Modbus也是一种标准开放的通信协议,许多仪器仪表、传感器、变频器支持Modbus协议,作为Modbus从设备被大量地应用于工控现场。为了解决工控现场EtherCAT总线与Modbus设备通信问题,设计了一种基于EtherCAT总线的Modbus-RTU主站网关模块,实现EtherCAT总线与Modbus协议的转化。该模块对外支持2路RJ45接口和1路DB9接口,其中RJ45接口支持EtherCAT协议,DB9接口支持Modbus-RTU主协议。模块通过2路RJ45接口灵活应用于EtherCAT网络中,可以配置链型和环型拓扑结构。
中图分类号:TP273文献标识码:ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.06.006
引用格式:王永峰,康晋菊,胡啸,等.基于EtherCAT总线的Modbus-RTU主站网关设计[J].网络安全与数据治理,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

随着现场总线技术的不断发展,各种总线协议层出不穷,目前已经有20多种总线协议被纳入IEC61158标准[1]。由于不同的厂商设备采用不同的标准协议,因此用户会遇到设备总线不配套不兼容的问题[2]。本文针对EtherCAT和Modbus总线进行研究,设计了一种EtherCAT和Modbus总线协议转换的网关模块,解决工控现场EtherCAT总线与Modbus设备通信问题 [3]。

目前市面上有许多关于EtherCAT与Modbus总线转化的网关模块,但模块的EtherCAT大都采用E-BUS接口,主要适配定制的系统中,其物理接口为专用的背板总线接口,不具备通用性;或者是模块性能不能满足工控领域,如波特率、延迟时间、寻址范围、带从站的能力等指标。针对此问题,本文设计一种基于EtherCAT总线的Modbus-RTU主站网关模块,实现EtherCAT总线与Modbus协议的转化,模块支持标准Modbus寻址范围和功能码,支持诊断功能,可以通过在线诊断数据判断通信正常、响应超时、地址错误、CRC校验错误等状态,通信波特率支持1 200~115 200 b/s配置,输入输出区大小各为1 KB,最多可以支持32个Modbus从站,寻址范围为1~247子节点。模块对外接口包含2路RJ45和1路DB9接口,其中RJ45接口支持EtherCAT协议,可以灵活适配各种系统和场景,配置链型和环型拓扑结构,提高了模块应用性;1路DB9接口为Modbus-RTU接口,支持Modbus-RTU主协议,与Modbus从站设备相连接。


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作者信息:

王永峰,康晋菊,胡啸,张彪,封成玉

(中电智能科技有限公司,北京100083)


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