本發(fā)明涉及一種modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，屬于modbus報(bào)文傳輸協(xié)議領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、modbus是osi模型第7層上的應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機(jī)/服務(wù)器通信，modbus通信棧如圖1所示，modbus通信規(guī)約包括rtu、ascii、tcp，其中modbus-rtu最常用。modbus作為工業(yè)串行鏈路的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，modbus使成千上萬的自動(dòng)化設(shè)備能夠通信；modbus是一個(gè)請(qǐng)求/應(yīng)答協(xié)議，并且提供功能碼規(guī)定的服務(wù)。modbus功能碼是modbus請(qǐng)求/應(yīng)答pdu的元素。

2、modbus協(xié)議具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先modbus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開放，公開發(fā)布且無版稅要求，用戶可以免費(fèi)獲取并使用modbus協(xié)議，不需要繳納許可證費(fèi)；其次modbus最開始使用rs232、rs485等串行鏈路作為底層通信方式，串行總線的接口芯片成本低，而且布線也簡(jiǎn)單方便；再次modbus協(xié)議支持多種電氣接口，如rs232、rs485、tcp/ip等，還可以在各種介質(zhì)上傳輸，如雙絞線、光纖、紅外、無線等；最后modbus是簡(jiǎn)單的應(yīng)用層協(xié)議，其協(xié)議消息幀格式簡(jiǎn)單、緊湊、通俗易懂，便于用戶理解使用、廠商開發(fā)和集成，方便形成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。

3、modbus規(guī)約具體使用場(chǎng)景為：工業(yè)自動(dòng)化控制；modbus被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，用于連接plc、modbus傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和控制；智能家居：modbus應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)中，用于連接各種傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)；能源監(jiān)控：modbus協(xié)議還應(yīng)用于能源監(jiān)控系統(tǒng)，連接電表、燃?xì)獗怼⑺淼仍O(shè)備，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的采集和分析；智能交通：modbus也可以應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中，用于連接交通控制設(shè)備，車輛檢測(cè)器等，實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)的控制和管理。

4、然而modbus規(guī)約面臨一系列問題，比如由于modbus是一種基于串口通信的協(xié)議，因此其通信速度一般比較慢，難以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。其次modbus沒有加密和認(rèn)證機(jī)制，安全性相對(duì)較低。modbus數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度限制256字節(jié)，可能導(dǎo)致某些應(yīng)用中無法傳輸大量的數(shù)據(jù)或需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分割和拼接。最后modbus協(xié)議自適應(yīng)差；需合理組態(tài)。

5、隨著modbus應(yīng)用的廣泛性，modbus則需要不同的功能碼，以實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用需求，然而各種類型的功能碼在進(jìn)行組合時(shí)，需要針對(duì)不同功能碼代碼調(diào)用不同的函數(shù)，這對(duì)開發(fā)入人員的要求比較高，且該操作在后臺(tái)完成，無法實(shí)現(xiàn)可視化，導(dǎo)致多個(gè)功能碼組合使用時(shí)出現(xiàn)異常，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，用以解決功能碼無法可視化、導(dǎo)致在增加或減少modbus規(guī)約內(nèi)功能時(shí)開發(fā)人員編寫代碼過程復(fù)雜的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：

3、本發(fā)明的一種modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

4、設(shè)計(jì)初始功能塊，所述初始功能塊包括輸入管腳和輸出管腳，輸入管腳用于接收外部傳入的通信配置參數(shù)，輸出管腳用于輸出通道配置參數(shù)和用于通信的參引表信息；

5、根據(jù)各功能碼所要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)出各功能碼的輸入、輸出管腳的個(gè)數(shù)，以及輸入、輸出管腳的數(shù)據(jù)類型；

6、采用邏輯可視化工具將各功能碼的代碼分別進(jìn)行邏輯封裝，并對(duì)各功能碼對(duì)應(yīng)的輸入、輸出管腳進(jìn)行配置，對(duì)應(yīng)得到功能碼元件，所述功能碼元件包括該功能碼名稱、該功能碼輸入、輸出管腳的個(gè)數(shù)以及輸入、輸出管腳的數(shù)據(jù)類型；

7、根據(jù)modbus規(guī)約所要實(shí)現(xiàn)的功能將各功能碼元件與初始功能塊進(jìn)行組合，得到modbus規(guī)約的組合功能塊，以實(shí)現(xiàn)modbus規(guī)約的功能。

8、有益效果：本發(fā)明的modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，主要將功能碼進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，封裝成元件，以實(shí)現(xiàn)在不同的modbus規(guī)約場(chǎng)景下進(jìn)行可視化的拆分組合，使得使modbus規(guī)約變得更加靈活，易于動(dòng)態(tài)擴(kuò)充功能碼，方便開發(fā)人員進(jìn)行工程開發(fā)。同時(shí)在后期升級(jí)維護(hù)工作中也變得非常便捷，更容易發(fā)現(xiàn)modbus規(guī)約異常情況，節(jié)省開發(fā)時(shí)間，降低運(yùn)維成本。

9、進(jìn)一步地，初始功能塊還包括判別外部輸入功能碼的步驟：外部輸入報(bào)文管腳通過初始功能塊接收外部輸入報(bào)文，所述初始功能塊根據(jù)外部輸入的通信配置參數(shù)報(bào)文中的功能碼進(jìn)行判別，若外部輸入的報(bào)文中存在該組合功能塊處理的功能碼，則傳輸至相應(yīng)的功能碼元件進(jìn)行處理，否則直接返回失敗。

10、有益效果：初始功能塊還能夠判別外部輸入功能碼是否能在該組合功能塊處理，通過初始功能塊的判斷過程，能夠把非本組合功能塊將處理的報(bào)文數(shù)據(jù)各隔絕掉，保證處理過程安全性以及可操作性。

11、進(jìn)一步地，功能碼元件的輸入管腳中包括有響應(yīng)報(bào)文管腳，功能碼元件處理完輸入報(bào)文數(shù)據(jù)后，將響應(yīng)報(bào)文復(fù)制到響應(yīng)報(bào)文管腳，由初始功能塊中共用內(nèi)存的發(fā)送報(bào)文管腳獲取并進(jìn)行發(fā)送。

12、有益效果：功能碼元件的輸入管腳中包括有響應(yīng)報(bào)文管腳，能夠在功能碼元件處理后，進(jìn)行響應(yīng)，能夠可視化的觀察到處理結(jié)果。

13、進(jìn)一步地，功能碼元件輸入管腳還包括數(shù)據(jù)讀取管腳，所述數(shù)據(jù)讀取管腳用于在處理過程中以讀取參引表的方式從初始功能塊中獲取所需數(shù)據(jù)。

14、進(jìn)一步地，邏輯可視化工具為pdk_block開發(fā)工具。

技術(shù)特征：

1.一種modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，初始功能塊還包括判別外部輸入功能碼的步驟：外部輸入報(bào)文管腳通過初始功能塊接收外部輸入報(bào)文，所述初始功能塊根據(jù)外部輸入的通信配置參數(shù)報(bào)文中的功能碼進(jìn)行判別，若外部輸入的報(bào)文中存在該組合功能塊處理的功能碼，則傳輸至相應(yīng)的功能碼元件進(jìn)行處理，否則直接返回失敗。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，功能碼元件的輸入管腳中包括有響應(yīng)報(bào)文管腳，功能碼元件處理完輸入報(bào)文數(shù)據(jù)后，將響應(yīng)報(bào)文復(fù)制到響應(yīng)報(bào)文管腳，由初始功能塊中共用內(nèi)存的發(fā)送報(bào)文管腳獲取并進(jìn)行發(fā)送。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，功能碼元件輸入管腳還包括數(shù)據(jù)讀取管腳，所述數(shù)據(jù)讀取管腳用于在處理過程中以讀取參引表的方式從初始功能塊中獲取所需數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，邏輯可視化工具為pdk_block開發(fā)工具。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種Modbus功能碼的可視化設(shè)計(jì)方法，屬于Modbus報(bào)文傳輸協(xié)議領(lǐng)域。本方法首先設(shè)計(jì)初始功能塊，然后根據(jù)各功能碼所要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)出各功能碼的輸入、輸出管腳的個(gè)數(shù)，以及輸入、輸出管腳的數(shù)據(jù)類型，采用邏輯可視化工具將各功能碼的代碼分別進(jìn)行邏輯封裝，并對(duì)各功能碼對(duì)應(yīng)的輸入、輸出管腳進(jìn)行配置，對(duì)應(yīng)得到功能碼元件，根據(jù)Modbus規(guī)約所要實(shí)現(xiàn)的功能將各功能碼元件與初始功能塊進(jìn)行組合，得到Modbus規(guī)約的組合功能塊，以實(shí)現(xiàn)Modbus規(guī)約的功能，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)可視化的擴(kuò)展Modbus規(guī)約的功能，后續(xù)維護(hù)中非常便捷。

技術(shù)研發(fā)人員：岳銀濤,葉留義,馬衛(wèi)平,史宏光,姜艷娟,閆振宇,李新玲,陳一飛,孟新委
受保護(hù)的技術(shù)使用者：許昌許繼軟件技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28