基于嵌入式组态平台的数据转发模型

2、信息上行转发

由于现场总线所处的特殊环境及所承担的实时控制任务是普通局域网和以太网技术难以取代的，因而现场总线至今依然保持着它在现场控制层的地位和作用，但现场层需要同上层与外界实现信息交换。

因为，在工业控制现场，我们一般将现场设备称为下，将管理层称为上。所谓上行转发，就是现场层的信息，需要转发给管理层的数据转发情况。因为跨层，而且信息的来源是控制现场，管理层根据现场的情况进行监控，所以，我们称信息为上行转发。

信息上行转发的特点是现场层为现场总线，管理层一般为以太网，甚至无线方式转发。图2.2.1是信息上行数据转发的实例：

图2.2.1 信息上行数据转发实例

实际上从数据角度看，信息上行转发包括向下发送查询/控制指令报文，同时，现场反馈数据/确认报文。也就是说，在本文我们将寄存器数据的写操作，包括在信息上行转发过程中了，下面不再赘述。

三、解决方案

1、信息平行转发解决分析

在工业现场，我们最常见的信息平行转发是以触摸屏人机界面为核心的多智能仪表协同工作。图3.1.1是信息平行转发的实例：

图3.1.1信息平行转发实例

这时，HMIBuilder提供基于现场总线的温控仪表的驱动，采集现场温度参数。如果工艺要求的温度可以触发PLC的过程控制执行单元完成某个动作，那么，一种是这个控制逻辑可以在HMIBuilder运行的后台逻辑中，当温度判断符合条件，发出控制信号给PLC的I/O执行；另外一种是温度信号直接转换给PLC的某个寄存器，在PLC的运行逻辑中，判断是否可以执行相应的工艺动作。

然后，如果针对上面方案的PLC端加以延伸，那么，我们可以看到，可以通过ModbusRTU从驱动程序，将TPC2模拟出一个modicon的PLC了。TPC1会主动将信息写给TPC2，然后，继续下面的信息流。如图3.1.2所示：

图3.1.2 信息平行转发扩展实例1

反之，如果我们将温控仪表端加以延伸，那么，我们看到，可以通过ModbusRTU从驱动程序，将TPC3模拟出一个Modicon的PLC了。TPC1会主动将读取TPC3的信息，然后，继续下面的信息流。如图3.1.3所示：

图3.1.3信息平行转发扩展实例2

2、信息上行转发解决分析

Modbus/TCP协议是最为常用的一种开放的通信协议，是Modbus协议族中的一个，结构简单易用，广泛的应用于各种自动化设备上。因为上层管理网络常常是以太网络，所以，我们可以通过Modbus/TCP数据转发功能，实现中心站与现场各种协议、各种设备之间的数据采集和传输。

Modbus/TCP的数据通讯也是采用Master/slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求：Master端也可以直接发消息修改slave端的数据，实现双向读写。

同时，Modbus/TCP的数据通讯可以根据需要建立1个或多个TCP连接。对于Modbus/TCP设备来说，协议规定设备的TPC端口固定为502。但是，我们转发的时候，可以组态不同的端口，实现多个连接数据转发。

图3.2.1 Modbus/TCP数据转发模型

在工业现场的HMI平台，eHMIBuilder中现场总线与上层网络的连接是通过Modbus/TCP数据转发，把现场总线网段或DCS连接到以太网上，来进行总线数据的上层转发。

在基于eHMIBuilder的嵌入式触摸屏TPC中，我们通过Modbus/TCP数据转发方式，就成功地解决了现场控制系统中数据转发的问题。如图3.2.2所示：

图3.2.2 基于eHMIBuilder的Modbus/TCP数据转发模型

来源：维库开发网