CN110704265A - 一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法及***，本发明通过设置Modbus协议扩展指令，从机设备根据Modbus协议内容，对于不同的寄存器，通过不同功能码向云端服务器主动上报数据，云端服务器根据协议进行解析，从而实现云端服务器对传感器等感知设备的数据，改善了设备只能作为从机的不足，解决了主机对从机轮询所造成的时间花费多、实时性差的问题，减少了流量消耗，提高了远程监控的准确性以及及时性，通过设置协议扩展指令，实现了设备的统一管理，在物联网中设备的类型成千上万，只要实现上报协议统一，即可实现万物互联。

Description

一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法及***
技术领域
本发明涉及物联网数据采集技术领域，特别是一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法及***。
背景技术
标准Modbus一般运行在RS485物理接口上，是一个半双工的主从协议，半双工数据传输指数据在一个信号载体的两个方向传输，在通讯的任何时刻，信息既可由主机传到从机1，又能由从机1传到主机，但是只能有一个方向传输存在。例如在一个局域网上使用具有半双工传输的技术，一个工作站可以在485总线上向从机1发送数据，然后立即接收从机1返回来的数据，如图1所示。
主机作为控制中心，所有的动作或者指令都是主机主动发起，而从机作为一个设备、传感器或者终端，主机问询就会应答，而对于485总线，一条总线上有且只有一条信息。
采用上述技术方案，往往存在以下问题：
总线上只能有一个信息进行传递，每次轮询下来会花费比较多的时间，实时性不能保证；
如果从机发生的一些需要预警的数据变化不能够第一时间知晓；
由于网络通讯考虑流量、服务器并发、网络延迟等原因，无法实现类似在在总线毫秒级轮询读取。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法及***，旨在解决现有技术中主机对从机轮询所造成的时间花费多、实时性差的问题，减少流量消耗，提高远程监控的准确性以及及时性。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法，所述方法包括以下操作：
S1、设定主机和从机交互的Modbus协议指令，包括不同寄存器类型的从机请求和主机响应指令；
S2、从机的环境控制器监测到状态变化时，根据Modbus协议指令的请求协议进行主动上报，将上报信息发送至主机；
S3、主机根据Modbus协议内容对上报信息进行解析，获知从机状态信息，并以Modbus协议指令的响应协议对从机进行回复。
优选地，所述请求指令包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度、字节数、数据以及CRC校验信息。
优选地，所述响应指令包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度以及CRC校验信息。
优选地，所述主机与从机之间的交互除了从机主动上报方式之外，还包括主机对从机进行轮询。
本发明还提供了一种基于Modbus协议的预警信息主动上报***，所述***包括：
Modbus协议设定模块，用于设定主机和从机交互的Modbus协议指令，包括不同寄存器类型的从机请求和主机响应指令；
从机主动上报模块，用于从机的环境控制器监测到状态变化时，根据Modbus协议指令的请求协议进行主动上报，将上报信息发送至主机；
主机回复模块，用于主机根据Modbus协议内容对上报信息进行解析，获知从机状态信息，并以Modbus协议指令的响应协议对从机进行回复。
优选地，所述请求指令包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度、字节数、数据以及CRC校验信息。
优选地，所述响应指令包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度以及CRC校验信息。
优选地，所述主机与从机之间的交互除了从机主动上报方式之外，还包括主机对从机进行轮询。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明通过设置Modbus协议扩展指令，从机设备根据Modbus协议内容，对于不同的寄存器，通过不同功能码向云端服务器主动上报数据，云端服务器根据协议进行解析，从而实现云端服务器对传感器等感知设备的数据，改善了设备只能作为从机的不足，解决了主机对从机轮询所造成的时间花费多、实时性差的问题，减少了流量消耗，提高了远程监控的准确性以及及时性，通过设置协议扩展指令，实现了设备的统一管理，在物联网中设备的类型成千上万，只要实现上报协议统一，即可实现万物互联。
附图说明
图1为现有技术中所提供的Modbus主从协议下交互示意图；
图2为本发明实施例中所提供的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法流程图；
图3为本发明实施例中所提供的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报***框图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法及***进行详细说明。
如图2所示，本发明实施例公开了一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法，所述方法包括以下操作：
S1、设定主机和从机交互的Modbus协议指令，包括不同寄存器类型的从机请求和主机响应指令；
S2、从机的环境控制器监测到状态变化时，根据Modbus协议指令的请求协议进行主动上报，将上报信息发送至主机；
S3、主机根据Modbus协议内容对上报信息进行解析，获知从机状态信息，并以Modbus协议指令的响应协议对从机进行回复。
本发明实施例提出一种全新的物联网采集方式，通过云端服务器采集设备、传感器等感知设备的数据，并解析出对应的数据。
假设Modbus协议的环境控制器有一个继电器开关，从机地址是1，寄存器地址是0，那么通过Modbus协议，主机询问从机开关状态的指令为01 01 0000 0001 FD CA，假设此时环境控制器的开关为关闭状态，那么环境控制器回复为01 01 01 0000 49 FC，然后设定好一个定时询问的时间间隔就可以实现简单的远程监控，但是其存在以下弊端：设定轮询时间间隔为10分钟，第一次采集环境控制器的状态是开，那么第二次轮询采集的时间为10分钟后，如果在第5分钟时环境控制器开关状态发生变化，主机是不知道的，这就不能保证其实时性。
除了主机对从机进行轮询之外，还包括从机主动上报预警信息。在从机中设置环境控制器，在环境控制器中设定好相关的上报机制，即当从机中状态发生变化时，环境控制器根据变化内容来决定是否上报，并且根据表1中扩展Modbus指令上报：
表1
Figure BDA0002228924690000041
Figure BDA0002228924690000051
协议内容包括请求和响应两种类型，根据寄存器的不同，设置不同的功能码，例如线圈寄存器设置为45，保持寄存器设置为46，对于从机请求类型，从机发送的主动上报信息包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度、字节数、数据以及CRC校验信息，对于主机响应类型，主机回复的信息内容包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度以及CRC校验信息，云端服务器在接收到从机上报的信息内容后，根据Modbus协议扩展指令解析当前信息内容，并根据上报内容进行后续操作。
那么如果设备上报的开关是开，则上报的指令是01 45 0000 0001 01 01 04 93，则云端回复设备的指令是01 45 0000 0001 0D 05，该指令回复不包含数据，单纯和设备握手，代表设备上报的数据已经收到。
对于NB-IoT、Lora这类低功耗通讯方式，比如烟雾探测器为低功耗模式，主机无法获知从机状态，如果从机出现问题或者状态发生变化，主机无法获知，根据本发明实施例所述的主动上报方式，即可将状态变化信息上报至主机，利用扩展指令主动进行上报，服务器按照Modbus协议解析，完成后续的数据存储、报警以及推送等功能，另外，在高功耗模式下也可支持云端主动下发查询指令。
本发明实施例通过设置Modbus协议扩展指令，从机设备根据Modbus协议内容，对于不同的寄存器，通过不同功能码向云端服务器主动上报数据，云端服务器根据协议进行解析，从而实现云端服务器对传感器等感知设备的数据，改善了设备只能作为从机的不足，解决了主机对从机轮询所造成的时间花费多、实时性差的问题，减少了流量消耗，提高了远程监控的准确性以及及时性，通过设置协议扩展指令，实现了设备的统一管理，在物联网中设备的类型成千上万，只要实现上报协议统一，即可实现万物互联。
如图3所示，本发明实施例还公开了一种基于Modbus协议的预警信息主动上报***，所述***包括：
Modbus协议设定模块，用于设定主机和从机交互的Modbus协议指令，包括不同寄存器类型的从机请求和主机响应指令；
从机主动上报模块，用于从机的环境控制器监测到状态变化时，根据Modbus协议指令的请求协议进行主动上报，将上报信息发送至主机；
主机回复模块，用于主机根据Modbus协议内容对上报信息进行解析，获知从机状态信息，并以Modbus协议指令的响应协议对从机进行回复。
除了主机对从机进行轮询之外，还包括从机主动上报预警信息。在从机中设置环境控制器，在环境控制器中设定好相关的上报机制，即当从机中状态发生变化时，环境控制器根据变化内容来决定是否上报，并且根据扩展Modbus指令上报。协议内容包括请求和响应两种类型，根据寄存器的不同，设置不同的功能码，例如线圈寄存器设置为45，保持寄存器设置为46，对于从机请求类型，从机发送的主动上报信息包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度、字节数、数据以及CRC校验信息，对于主机响应类型，主机回复的信息内容包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度以及CRC校验信息，云端服务器在接收到从机上报的信息内容后，根据Modbus协议扩展指令解析当前信息内容，并根据上报内容进行后续操作。
那么如果设备上报的开关是开，则上报的指令是01 45 0000 0001 01 01 04 93，则云端回复设备的指令是01 45 0000 0001 0D 05，该指令回复不包含数据，单纯和设备握手，代表设备上报的数据已经收到。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：
S1、设定主机和从机交互的Modbus协议指令，包括不同寄存器类型的从机请求和主机响应指令；
S2、从机的环境控制器监测到状态变化时，根据Modbus协议指令的请求协议进行主动上报，将上报信息发送至主机；
S3、主机根据Modbus协议内容对上报信息进行解析，获知从机状态信息，并以Modbus协议指令的响应协议对从机进行回复。
2.根据权利要求1所述的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法，其特征在于，所述请求指令包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度、字节数、数据以及CRC校验信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法，其特征在于，所述响应指令包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度以及CRC校验信息。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报方法，其特征在于，所述主机与从机之间的交互除了从机主动上报方式之外，还包括主机对从机进行轮询。
5.一种基于Modbus协议的预警信息主动上报***，其特征在于，所述***包括：
Modbus协议设定模块，用于设定主机和从机交互的Modbus协议指令，包括不同寄存器类型的从机请求和主机响应指令；
从机主动上报模块，用于从机的环境控制器监测到状态变化时，根据Modbus协议指令的请求协议进行主动上报，将上报信息发送至主机；
主机回复模块，用于主机根据Modbus协议内容对上报信息进行解析，获知从机状态信息，并以Modbus协议指令的响应协议对从机进行回复。
6.根据权利要求5所述的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报***，其特征在于，所述请求指令包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度、字节数、数据以及CRC校验信息。
7.根据权利要求5所述的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报***，其特征在于，所述响应指令包括设备号、功能码、寄存器起始地址、寄存器单元长度以及CRC校验信息。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的一种基于Modbus协议的预警信息主动上报***，其特征在于，所述主机与从机之间的交互除了从机主动上报方式之外，还包括主机对从机进行轮询。
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