MODBUS在过程控制系统中的应用

从HART信号里面提取数字化数据并且把它存储在自身的MODBUS存储器映射里面，这样任何MODBUS主设备就都可以读取这些数据了。原始的4-20mA信号仍旧象以前一样被连接到控制系统。

　　图5：一台无线接口(例如来自于Moore Industries公司的无线连接模件)使用RF连接代替了双绞线。

　　很明显，无线MODBUS的主要优点就是节约了铺设线路的费用。在以前，为了监视和控制来自于罐区、井口以及各种遥远地点的信号，其费用是及其昂贵的。

　　幸运的是，无线传送的MODBUS对于控制系统或是主站、从站来说是透明的。例如上面提到的现有工厂里面的老式系统等，这类主机系统甚至都不知道存在着一个无线MODBUS网络，因为它们

　　根本不需要面对这个无线MODBUS网络。当一个MODBUS主站向从站提出一个要求时，这个讯息包被传送到无线电发射台。通常无线电发射台会在发射之前对讯息包进行重新排队和加密。一旦这个RF(无线电射频)讯息包被从电台接收到，从电台会对它们进行解密并且把它们排序，使其重新代表一个有效的MODBUS讯息包。如果这个讯息包没有被损坏或者发生混乱，它就会被发送到所要求的从站。这个从站将会对主站的要求作出相应的反应，刚才的过程就会再次重复一遍。

　　有些时候你必须特别注意一个被叫做“timeout”的MODBUS通讯参数，这一点很重要。Timeout表示：在尝试重新发送讯息之前，MODBUS主站将会等待一个从站作出反应的时间的长短。根据无线电台通讯情况好坏的不同，讯息包的发送可能会被延误，这有可能造成一些不必要的重试和重新发送。采用今天的FHSS(跳频扩频)无线电台，这些参数当中的大多数都可以进行修改以便高效率的传送MODBUS讯息包。而对电台的选址进行恰当的分析研究通常可以避免许多通讯受阻的现象，其中需要进行的研究包括信号强度分析以及频带噪声分析等。

　　以太网上的MODBUS

　　MODBUS/TCP常常被理解为以太网上的MODBUS。其实总的来说MODBUS/TCP不过是采用TCP/IP标准简单的把MODBUS讯息包打包压缩而已。这使得MODBUS/TCP设备马上就可以方便的通过现有以太网和光纤网络进行连接和通讯。与RS485接口相比，MODBUS/TCP还允许使用多得多的地址、可以采用多主站架构、传送速率可以达到GB水平。虽然MODBUS RTU有每个网络不能超过247个节点的限制，但是MODBUS/TCP网络的从站数量仅受限于网络物理层的能力。通常从站的数量一般在1024个左右。以太网在过程控制和自动化工业领域的迅速普及已经使得MODBUS/TCP成为应用最广泛、增长速度最快的被以太网支持的工业协议。

　　虽然各家大小PLC供应商都有自己的以太网协议，但是他们几乎全部都支持MODBUS/TCP。即便是对那些目前不支持MODBUS/TCP的PLC供应商来说，他们也可以找到很多家类似于Prosoft Technologies和SST的公司可以为他们的PLC产品提供底板安装型的MODBUS/TCP通讯卡以及独立安装的网关等配件。

　　MODBUS/TCP的另一个优点是它的多主站能力。不像MODBUS RTU和MODBUS ASC II，MODBUS/TCP允许多个主站同时从同一个从站获取数据。为什么MODBUS/TCP会具备这样的能力呢?这是因为通过使用TCP/IP的以太网，无需令牌传递或是取得总线的完全控制权就可以发送、缓冲和递交多个讯息。这对于许多RS485和RS422协议是很常见的情况。

　　通过MODBUS把控制放到现场去

　　到目前为止，我们仅仅涉及到了简单的MODBUS数据采集系统。还有一种方案也是可能的，那就是把控制设备安装在现场，然后通过MODBUS使其与中央控制系统进行通讯。前边提到过的网络集中器NCS同时也拥有功能强大的CPU(中央处理器单元)和实时控制内核，它也可以被编程用来执行控制功能，例如PID控制、ON/OFF控制、现场报警、复杂算术运算、诊断以及报警监视等。

　　因为它具有类似PLC的逻辑、PID类型的控制功能以及先进的计算能力，一台NCS通常能够满足对一台PLC、工业计算机或者一套小型DCS的功能要求，其价格却只是后者的几分之一。虽然MODBUS协议并不具备诸如基金会现场总线和CIP(通用工业协议)等其它协议的能力，但是它确实满足了许多应用的需要。在这些应用里面，用户喜欢在现场进行控制，同时可以通过以太网对现场进行监视和上位控制。而MODBUS协议就是满足这种需要的最具效费比和最便捷的解决方案。

另一种“智能化”并且具有控制能力的MODBUS设备是来自于Moore Industries公司的MDS方程站。这是一种多功能控制器，它能够执行很多种类型的控制功能和运算。有了MDS方程站，在实现简单控制任务、多变量控制任务(例如监视和控制一个蒸煮器里的纸浆液位或者使用来自多个流量、温度和压力变送器的输入