基于Modbus RTU协议的数据采集平台设计与实现

艾 博，许向阳，贾月明

（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京100176）

在数据采集和监视控制系统（SCADA）中，Modbus通常用来连接监控计算机和远程终端控制系统，因其开放、集成方便等特点，如今成为工业领域全球最流行的通信协议[1-3]。为实现液氮补给装置自动控制，需实时采集和监视液氮杜瓦罐内的温度、液位及周边氧气浓度数据，并将采集结果发送给上位机。

本设计的数据采集平台是基于RS-485总线和Modbus RTU协议，通过ADAM4117获取各传感器的模拟量电流值，实现实时监测液氮杜瓦罐内的温度值、液氮液位值及装置周边的氧气浓度值。同时，该平台除具有完成数据采集、数据分析和处理功能外，还需具有提供数据采集接口和人机交互接口的功能。

1 系统设计

图1为液氮补给装置数据采集平台的设计示意图。在本系统设计中ADAM4117作为系统核心，由ADAM4117的通道0、通道1和通道2获取温度传感器、液位传感器和氧气传感器实时反馈的数据，并通过串口Modbus RTU协议与上位机通信，在上位机软件实现3个通道的数据采集、分析和处理。

图1 数据采集系统设计示意图

其中，ADAM4117是16位A/D、8通道的模拟量输入模块，可以采集电压、电流等模拟量输入信号，并且为所有通道提供了独立的可编程的输入范围。在工业测量和监控的应用中，ADAM4117具有良好的性价比。它不仅能够用于恶劣的环境中，而且还具有更加坚固型的设计。本系统中ADAM4117设置为采集4～20 mA电流量程，将电流信号转换为RS-485信号，传输到上位机，Modbus协议读到的数值为16进制的整数，数值从0～65 535，分别对应量程的上下限。……