基于FPGA与Modbus的烟丝测速数据传输实现

刘俊宇，赵立宏

（南华大学 机械工程学院，湖南 衡阳 421001）

0 引 言

目前，卷烟厂所使用的卷烟机大多采用管道烟丝送料［1］，卷烟机工作过程中，烟丝料全部由气力输送。当卷烟机以每分钟生产7 000支或更高的生产速度工况下，送丝管内风速小于16 m／s，烟丝供应不足；而当管道内风速高于25 m／s时又会造成烟丝质量下降［2］。依据卷烟厂生产经验，当烟丝速度控制在9-11 m／s时，既能保证卷烟机中烟丝给入量充足、不影响正常生产，又能使管道内大部分烟丝处于悬浮状态，最大程度减小了燥碎，提高了卷烟质量。由于管道中烟丝速率较快，实现烟丝速度的实时监测需要处理大量数据，同时也对系统数据传输速率提出一定要求。因此该设计采用更大并行度的现场可编程逻辑门阵列（FPGA）作为控制核心，使用Modbus协议为数据链路传递有效数据，使其高效快速的将烟丝测速仪处理完的数据传送到上位机和其它子模块。

1 Modbus协议简介

Modbus是1979年由Modicon公司发表的一种串行通信协议，由于其简单、开放的特点已成为工业通信领域的行业标准，在电子通信领域得到广泛的应用。Modbus有RTU（Remote Terminal Unit）和ASCII两种模式，都是以帧报文的形式传输数据。但在同等情况下，RTU模式比ASCII模式的数据密度更大，更适合多字节数据的传输。RTU模式下，一帧报文包括：地址码、功能码、数据和校验码，见表1。由于每个数据都是16进制，因此在理论上，每个Modbus网络可以挂载255个从机。不同的码有着不同功能，如功能码06为预置单寄存器，功能码16为预置多寄存器等。……