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基于MODBUS协议的密集架智能仓储通信系统设计

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裴春梅，等：基于ＭＯＤＢＵＳ协议的密集架智能仓储通信系统设计　技术与方法　ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９４．ｉｓｓｎ．１００５－１５２Ｘ．２０１５．ｏ２（２）．０２９　

基于ＭＯＤＢＵＳ协议的密集架智能仓储　通信系统设计　

裴春梅，王艳秋，杨秀清，韩伟　（北京电子科技职业学院电信技术系，北京１０００１５）　

［摘要】主要针对密集架智能仓储通信系统的功能及架构进行设计和分析，在对密集架智能仓储系统的通信需求进行分析　的基础上，构建了基于ＭＯＤＢＵＳ协议的密集架智能仓储通信系统，对提高密集架智能仓储系统的通信效率具有一定的参考价值。　［关键词】密集架；智能仓储；通信协议；ＭＯＤＢＵＳ　【中图分类号］ＴＨ６９２．３　［文献标识码】Ａ　【文献编号］１００５—１５２Ｘ（２０１５）０２（２）－０１２７－０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｄｅｎｓｅ　Ｆｒａｍｅｓ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＯＤＢＵＳ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｐｅｉ　Ｃｈｕｎｍｅｉ，Ｗａｎｇ　Ｙａｎｑｉｕ，Ｙａｎｇ　Ｘｉｕｑｉｎｇ，Ｈａｎ　Ｗｅｉ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｗｅ　ｍａｉｎｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｄｅｎｓｅ　ｆｒａｍｅｓ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｃｏｍｍｕｎｉ—　ｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｄｅｍａｎｄｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＭＯＤＢＵＳ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｗｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｎｓｅ　ｆｒａｍｅｓ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｏｍｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｈｅ　

１　引言　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｎｓｅ　ｆｌａｍｅ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｔｏｒａｇｅ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ＭＯＤＢＵＳ　

仓储活动主要包括从接受储存物品开始，到经储存保管　后最终将物品完好地发送出去的全部活动过程，是物流活动　的重要组成部分，也是连接生产和消费的重要纽带。近几年随　着国内生产力水平的不断提高，物流业和零售业发展速度较　快，导致仓储产品的数量、种类都有所增加，在此过程中，现代　仓储的职能和意义也发生了一定的变化，仓库不再是仅仅提　供产品储存和保管的场所，开始提供商品分类、拣选、流通加　工等增值服务。从仓储设备上来看，所包含的内容也发生了明　显的变化，从传统的固定式货架开始转向回转库、密集架　智　能柜等自动化、智能化设备，其中，以密集架仓储系统的应用　最为广泛。另一方面，传统的仓储管理中，依靠非自动的、以纸　张为基础的信息管理及通信方式已无法满足现代仓储信息通　信的要求，导致仓储物品信息更新慢、物流环节信息不对称等　问题，严重制约了现代物流企业的发展。随着信息技术的不断　发展，很多企业开始采用智能信息化仓储管理系统，实现仓储　不同环节的实时通信和信息共享，智能仓储管理通信系统主　要利用计算机网络技术、数据库技术以及自动识别技术等和　仓储业务相结合，以实现信息的高效存储和实时通信，满足现　代物流管理的要求，对推动仓储物流行业的发展具有重大现　实意义。　

２密集架智能仓储通信系统总体设计　密集架或密集柜由多列货架密集组成，可通过安装于地　面上的专用轨道进行移动。在进行使用时，指定的通道在系统　控制下自动打开形成存取通道，在不用的时候则关闭密集架　以节省仓储空间，由于密集架只在使用时开启一个通道，因此　具有较高的安全性，较适合于各种机密文件及贵重物品的存　储。　２．１　密集架智能仓储通信系统需求分析　密集架智能仓储通信系统是以密集架为基础，借助计算　机网络数据库和自动化数据采集模块，将仓储业务和信息自　动化技术相结合实现仓储商品数据的自动采集、上传以及数　

【收稿日期］２０１５—０１－０４　【基金项目　Ｅ京市自然科学基金（１４１２２６１１）　【作者简介】裴春梅（１９７７一），女，吉林四平人，硕士，副教授，主要研究方向：无线通信。　

一１２７—　技术与方法　物流技术２０１５年第３４卷２月刊（下半月）　据的自动录入、更新等通信功能的智能化、自动化和信息化系　统。根据一般的仓储业务流程以及信息管理的需求，密集架智　能仓储通信系统需求主要表现在以下几个方面：　（１）智能系统应能够满足仓储基本信息的查询功能，如商　品储位信息、商品预入库基本信息以及管理人员基本信息等；　（２）通过系统终端应能够满足增加出入库通知单的需要；　（３）在商品出入库作业中，系统应具备商品信息的自动采　集和通信功能，实现商品数据库的自动、及时更新；　（４）当系统接收到商品信息后应能够对出入库的商品和　出入库通知单信息进行自动校验，在核查完毕后，根据核查结　果应能够对后台数据库商品信息进行自动更新；　（５）在进行库存盘点时，系统应能够对在库商品的数量进　行定期盘点，当发现库存商品数量达到库存水平限值时应能　够自动发送报警信号；　（６）实现对在库商品的种类、价格、数量等信息的定期自　动统计并输出报表；　（７）对出入库商品的信息进行及时汇总并输出报表；　（８）对不同的用户设置不同的访问权限，实现出入库通知　单的上传以及通信，对后台数据库进行相应的操作。　２．２密集架智能仓储通信系统功能架构　根据密集架智能仓储通信系统的需求分析，密集架智能　仓储通信系统主要包括档案管理、密集架控制、用户管理、后　台数据库管理、手持终端通信系统管理以及其他辅助管理功　能等模块，各系统模块又包括若干子功能，系统功能架构具体　如网ｌ所示。　密集架智能仓储通信系统功能榘构　

密集架控制功能１　１手持终端通信功能¨用户管理功能¨数据库管理功能　Ｉ辅助功能　

图１　密集架智能仓储通信系统功能架构示意图　（１）密集架智能控制功能：利用上位机软件实现和各组密　集架控制器之问的实时通信，完成对密集架打开、关闭等操作　以及状态监控功能，同时，系统的自动分析功能能够对传感器　所采集的商品信息进行数据分析和处理并输出报表；　（２）手持终端通信功能：在ＷｉＦｉ环境下，上位机和各手持　终端之间能够实现无线通信，上位机作为服务器，能够接受来　自手持终端的各种命令请求，利用手持终端能够实现对密集　架的控制，实现对存储商品和密集架的无线管理和控制；　（３）用户管理功能：用户管理主要包括用户管理、用户登　录以及密码修改三个主要功能，通过用户管理模块能够实现　系统对不同用户权限的授权设置，以保证存储商品的安全；　（４）数据管理功能：对数据库的商品数据信息进行备份和　还原；　（５）辅助功能模块：包括系统配置、条码管理以及自助打　印等功能。　

－１２８－　

３基于ＭＯＤＢＵＳ协议的密集架智能仓储通　信系统设计　

３．１　ＭＯＤＢＵＳ协议　、　ＭＯＤＢＵＳ协议是不同类型的总线或者网络连接设备之间　进行服务器／客户机模式通信的应用层报文传输协议，该传输　协议主要利用特定总线上的ＭＯＤＢＵＳ协议映射在应用数据单　元（ＡＤＵ）上，引入一些附加域服务器／客户机模式通信。　ＭＯＤＢＵＳ　ＴＣＰ／ＩＰ协议则是一种在ＴＣＰ／ＩＰ上实现的ＭＯＤ—　ＢＵＳ报文传输服务，一般应用于各种嵌入式系统中，其应用数　据单元如图２所示。其中，ＭＢＡＰ报文头是一种在ＴＣＰ／ＩＰ上用　于识别ＭＯＤＢＵＳ应用数据单元的专用报文头，ＰＤＵ表示一个　和基础通信层无关的简单协议数据单元，由功能码和数据组　成。功能码决定服务器具体执行什么操作，是整个帧结构中重　要的组成部分，具体包括公共功能码、用户自定义功能码和保　留功能码三种，其中以公共功能码使用最为普遍。　

Ｍ０［｝ＢＵＳ　ＴＧＰ／ＩＰ　ＡＤＵ　丽　］厂　百］　厂—　—］　１－１．．．．．．．　Ｌ，．．．．．．．　．　．．．．．．　

ｒＤＵ　图２　ＭＯＤＢＵＳ　ＴＣＰ／ＩＰ应用数据单元示意图　３．２基于ＭＯＤＢＵＳ协议的密集架智能仓储通信系　统设计　基于ＭＯＤＢＵＳ协议的密集架智能仓储通信系统主要包括　主控制器和上位机、手持终端和上位机、主控制器和从控制　器、控制器和触摸屏的通信设计。其中，每组密集架固定列上　配置的控制器为系统主控制器，每个移动列上的控制器为从　控制器，上位机和主控制器之间通过ＴＣＰ／ＩＰ协议实现通信，而　主控制器和从控制器之间则通过ＲＳ４８５通信接口实现通信。　基于ＭＯＤＢＵＳ协议的密集架智能仓储通信系统结构图如图３　所示　

端设备ｌ＿ｕＤＰ　上位计算机　蔓　脚ｓｓ　巫垂耍　衄，　雪［１　—一——ＲＳ２３２——一　

图３基于ＭＯＤＢＵＳ协议的密集架智能仓储通信系统结构图　（１）主控制器和上位机通信设计。配置于密集架固定列上　的主控制器和上位机之间的通信是整个系统能够正常运行的　基础和保证，也是整个系统中通信最为频繁的部分，在此采用　ＴＣＰ／ＩＰ协议完成对主控制器和上位机的通信设计。ＴＣＰ／ＩＰ协　议属于传输层协议，该协议主要利用一种面向连接、可靠的字　节流服务实现数据传输，具有流量控制和数据重传机制，同时　还能够实现对无序数据的重排。具体设计时，按照ＭＯＤＢＵＳ　ＴＣＰ／ＩＰ协议格式构造数据帧，在主控制器上设置８个寄存器　分别对应８个操作功能，共同完成主控制器和上位机之问的　数据通信。寄存器和对应功能见表１。　

语音播报　自助打印　条码管理　系统配置

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基于Modbus RTU协议的数字智能模块的设计

基于Modbus RTU协议的数字智能模块的设计


并 行 和 串行 在 系统 编程 （ Ｉ Ｓ Ｐ ） 。Ｐ ８ ９ Ｖ ５ １ Ｒ Ｄ ２具 有 如 下结 构 特 性 ：增 强 型 Ｕ Ａ Ｒ Ｔ（ 异 步 串行 收 发 器 ） 、３个 １ ６位 定 时 ／ 计 数 器 、工 作 频 率 达 ４ ０ ＭＨ ｚ 、可 编 程 计 数 器 阵列 （ Ｐ Ｃ Ａ） 、 ８个 中断 源 （ ４个 中 断优 先 级 ） ＿ ３ ］ 。这 些 功 能 特 点 为 数 字 智 能模 块 的设 计 提 供 了必 需 的 资 源 。 数字 智能模块的温度传感器选用 Ｄ ａ ｌ ｌ ａ ｓ 半 导体 公 司 生 产的 １ 一 Ｗｉ ｒ ｅ数 字 温 度 芯 片 Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０ 。 它 属 于 新 一 代 适 配 于 微 处 理 器 的 智 能 温度 传 感 器 ，广 泛 用 于 工 业 、民用 、军 事 等 领 域 的 温 度 测 量及 控 制 仪 器 、测 控 系 统 中 。 Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０ 测 温范 围－ ５ ５ ℃－ ＋ １ ２ ５ ℃ ，温 度 在 一 １ ０ ℃一 ＋ ８ ５ ℃范 围 时 精 度 达± ０ ． ５ ℃ ；芯 片 温 度 转 换 时 间 为 ７ ５ ０ ｍ ｓ［ ４ ３ 。Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０传 感 量 小 的 特点 ，并 采 用 金 属 垫 膜 工 艺 使 Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０与 不 锈 钢 内 壁 充 分 接 触 ，同 时 使 用 导 热 性 高 的 密 封 胶 灌 封 ，保 证 了 温 度 传感 器 的 高 灵 敏性 ，极 小 的 温 度 延 迟 ，并 达 到 防 水 防 潮 的 现场 应 用 要 求 。关 于 Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０的应 用 和 设计 国 内 均 有 不
新 消息 帧 在 小 于 ３ ． ５ 个 字符 时 间 内接 着 前 一 个 消 息 帧 开 始 ，
基于Modbus协议的嵌入式子系统设计的开题报告

基于Modbus协议的嵌入式子系统设计的开题报告

基于Modbus协议的嵌入式子系统设计的开题报告一、选题背景Modbus是一种广泛使用的工业通信协议，它能够方便地实现不同设备之间的通信。

在嵌入式系统中，Modbus协议可以用于连接传感器、执行器、控制器等设备，实现远程控制、数据采集和监测等功能。

因此，基于Modbus协议的嵌入式子系统设计成为当前工业自动化领域的热点。

二、研究目的本次研究旨在结合Modbus协议，设计一种嵌入式子系统，能够实现以下目标：1.通过Modbus协议，实现设备之间的互通，如PLC、传感器、执行器等；2.采用先进的嵌入式技术，优化设定数据采集周期、设备控制及状态更新等参数，提高数据采集和控制的精度和效率；3.支持灵活的应用场景，方便使用人员进行维护和升级。

三、研究内容1.系统硬件平台设计针对工业自动化领域的温度、气压等特殊环境，选择符合相关标准的嵌入式处理器，为开发工作提供硬件支撑。

同时，根据设备之间的通信协议，选用相应的RS485、CAN等通信模块，实现设备之间的可靠通信。

2.系统软件设计在系统设计过程中，对Modbus协议的实现进行了深入研究，明确通信帧结构和数据解析方法。

针对实际应用场景，结合嵌入式系统的特点，设计具有数据采集、设备控制和状态更新等多种功能的Modbus协议通信库。

3.系统测试与验证通过搭建具有代表性的平台，进行系统测试与验证，检验系统功能是否满足要求，数据采集和设备控制是否准确可靠，通信帧的解析和应答是否正确等。

四、研究意义本次研究通过深入分析Modbus协议，结合嵌入式系统开发的实践经验，提出了一种基于Modbus协议的嵌入式子系统设计方案，能够广泛应用于工业自动化领域中。

同时，本研究所涉及的硬件平台和软件设计具有广泛的适用性和可扩展性，方便使用人员进行快速开发和定制化。

最终，本研究有助于推动工业自动化领域的发展和提高企业的竞争力。

基于物联网的智能仓储管理系统的设计

基于物联网的智能仓储管理系统的设计

基于物联网的智能仓储管理系统的设计在当今数字化和信息化的时代，仓储管理对于企业的运营效率和竞争力至关重要。

传统的仓储管理方式往往依赖人工操作和纸质记录，容易出现错误、效率低下且难以实现实时监控和精准管理。

而基于物联网的智能仓储管理系统的出现，为解决这些问题提供了有效的解决方案。

一、智能仓储管理系统的需求分析随着企业业务的不断拓展和市场竞争的加剧，对于仓储管理的要求也越来越高。

企业需要一个能够实现自动化、智能化、高效化的仓储管理系统，以提高仓储空间的利用率、降低库存成本、缩短货物出入库时间，并能够实时掌握库存信息，为企业的生产和销售决策提供准确的数据支持。

此外，智能仓储管理系统还应具备良好的兼容性和可扩展性，能够与企业现有的 ERP 系统、物流系统等进行无缝对接，实现信息的共享和协同工作。

同时，系统的安全性和稳定性也是至关重要的，要能够保障企业数据的安全和系统的稳定运行。

二、物联网技术在智能仓储管理中的应用物联网技术是实现智能仓储管理的关键。

通过传感器、RFID 标签、智能摄像头等设备，可以实时采集货物的位置、状态、数量等信息，并将这些信息通过无线网络传输到中央控制系统。

RFID 技术在智能仓储管理中发挥着重要作用。

给每一个货物贴上RFID 标签，在货物出入库时，通过读写器可以快速、准确地读取标签信息，实现自动化的货物识别和登记。

传感器可以监测仓库内的环境参数，如温度、湿度、光照等，确保货物存储在适宜的环境中。

智能摄像头则可以用于监控仓库内的人员和货物流动情况，提高仓库的安全性。

三、智能仓储管理系统的总体架构设计智能仓储管理系统主要由感知层、网络层和应用层组成。

感知层是系统的基础，由各种传感器和 RFID 标签等设备组成，负责采集货物和仓库环境的信息。

网络层负责将感知层采集到的信息传输到应用层，通常采用 WiFi、蓝牙、Zigbee 等无线网络技术。

应用层是系统的核心，包括数据库服务器、应用服务器和客户端等。

Modbus协议多机通讯系统设计

Modbus协议多机通讯系统设计

于 当 受到 恶 意攻 击 的 时候 ，系 统性 能将 会 有 所 下 降 ，这 也 是 需 要 进 一 步 考 虑 的 地
要有 从 机 与主 机 通信 ，这种 结 构 的系 统 是 无法 满足 要求 的 。 单 片机 多机 通 信 的 目的是 实 现分 布 式 处理 系 统 ，其 通 信方 式 有很 多 种 ，应 用 前 景广 阔 ，具有 很大 的研 究 意义 １ ２ ． 本 设计 的 主要 内容 设计 制 作一 个 一主 二 从 的多 机通 信 系 统 ，用Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协 议实 现 他们 的通 信 ，设计 内容 是 ： （ １ ） 选 择 系 统元 件 ； （ ２ ） 设计 一主 二从 三 个 分 立 系 统 ； （ ３ ） 完 成 一 主 二 从 的 硬件制作 ；（ ４ ） 根 据Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协 议 编 写 多机 通 信 程序 ； （ ５ ） 系 统整 体 调试 ； （ ６ ） 撰 写设 计 说 明书 。 拟解 决 的关 键 问题 ：采 用Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协议 的Ｒ Ｔ Ｕ 格式 来进 行数 据 的发 送和 接收 。 本 课 题 的任 务是 在 研 究传 统 的多 机通 信 系 统 的基 础 上 ，设 计一 种 基 于５ １ 系 列单 片机Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 采用Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协 议 实 现 的 主从 式 多机 通 信 系 统 。本 系统 分 为 一个 主 机和 两 个 从机 。主机 通 过 串 口 向从机 单 片机 发 送 制 定格 式 的 数据 ，从机 单 片机 接 收 数据 并 作 出相 应 ，从 机 通 过液 晶来 显示 通 信 的 状 态 。主 机 先发 送 的 识别 地 址 ，等 对应 的 从 机 识 别后 ，主机 将 数据 发 给对 应 从 机 ， 从机进行Ｃ Ｒ Ｃ 校 验 ，然 后将 校验 码 发 回从 机 和 主机 的校验 码 对 比 ，相 同则 确 认接 收 正 确 ， 否则 就是 接 收 到 的是 误码 。接 收完 之 后 ， 将 接 收 到 的数 据 给 单 片 机 显 示 在 １ ６ ０ ２ 液 晶显 示屏 上 。 本 系 统 的硬件 设 计 比较 简 洁 ，重 点在 于 软件 设 计 ：根 据Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协 议对 主 从 机 的 编 程 ，其 中对接 收 数据 的校 验很 是 重 要 ， Ｃ Ｒ Ｃ 的算 法 要 通 过 编程 来 实现 ， 并将 发 送