《電子技術(shù)應(yīng)用》
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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。
中圖分類號：TP273文獻標(biāo)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(wǎng)關(guān)設(shè)計［J］.網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)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(xiàn)場總線技術(shù)的不斷發(fā)展，各種總線協(xié)議層出不窮，目前已經(jīng)有20多種總線協(xié)議被納入IEC61158標(biāo)準(zhǔn)［1］。由于不同的廠商設(shè)備采用不同的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此用戶會遇到設(shè)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(shè)計了一種EtherCAT和Modbus總線協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)模塊，解決工控現(xiàn)場EtherCAT總線與Modbus設(shè)備通信問題 ［3］。

目前市面上有許多關(guān)于EtherCAT與Modbus總線轉(zhuǎn)化的網(wǎng)關(guān)模塊，但模塊的EtherCAT大都采用E-BUS接口，主要適配定制的系統(tǒng)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(lǐng)域，如波特率、延遲時間、尋址范圍、帶從站的能力等指標(biāo)。針對此問題，本文設(shè)計一種基于EtherCAT總線的Modbus-RTU主站網(wǎng)關(guān)模塊，實現(xiàn)EtherCAT總線與Modbus協(xié)議的轉(zhuǎn)化，模塊支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus尋址范圍和功能碼，支持診斷功能，可以通過在線診斷數(shù)據(jù)判斷通信正常、響應(yīng)超時、地址錯誤、CRC校驗錯誤等狀態(tài)，通信波特率支持1 200~115 200 b/s配置，輸入輸出區(qū)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(jié)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(xié)議，可以靈活適配各種系統(tǒng)和場景，配置鏈型和環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)，提高了模塊應(yīng)用性；1路DB9接口為Modbus-RTU接口，支持Modbus-RTU主協(xié)議，與Modbus從站設(shè)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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