[实用新型]基于Modbus协议的1转16串口扩展器

说明书

技术领域

本实用新型属于串口扩展设计技术领域，涉及基于Modbus协议方向，具体涉及一种基于Modbus协议的1转16串口扩展器。

背景技术

目前在工业自动化控制中，经常会遇到串行信号的应用，往往一个自动化设备或者流水线有2个及以上的串口通讯设备，这种情况下，电气工程师需要使用带有多个串口的PLC或者购买昂贵的串口扩展模块，无疑增加了工程预算、降低了PLC的运行效率。行业中有一些串口扩展的解决方案，但是基本上都是PC机上COM口的扩展，且主端口为PCI总线或者USB。鉴于此，需要设计一款主端口为串行端口，使用一种被普遍使用协议的串口扩展器。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种基于Modbus协议的1转16串口扩展器，以CH438Q芯片为串口扩展核心，包括控制板、电源板、PCB模组架、IDC3-48P排线、牛角转接端子板等，其中控制板负责核心的协议转换、逻辑处理；电源板提供电源、信号转换、通讯指示；PCB模组架、IDC3-48P排线、牛角转接端子板等完成固定、连接、用户接线使用等功能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于Modbus协议的1转16串口扩展器，包括控制板和设置在电柜内导轨上的电源板，所述控制板包括主控电路、串口扩展电路、DB9插座、第一转换电路和板间连接排座，DB9插座通过第一转换电路连接主控电路，主控电路上连接有读取电路，主控电路通过串口扩展电路连接板间连接排座，在控制板上的电路间连接有保护电路；电源板包括BUCK降压电路、第二转换电路、板间连接排针和牛角插座，电源板通过板间连接排针连接控制板上的板间连接排座，24V直流输入到BUCK降压电路中，BUCK降压电路同时连接板间连接排针和第二转换电路，第二转换电路连接板间连接排针和牛角插座。

上述装置中，所述1转16串口扩展器还包括安装在电柜内导轨上的PCB模组架，电源板卡嵌在PCB模组架上。所述1转16串口扩展器还包括IDC3-48P排线和牛角转接端子板，IDC3-48P排线的一端插在电源板牛角插座上，另一端插在牛角转接端子板上。所述第一转换电路是RS232和RS485转TTL电路，第二转换电路是TTL转RS232和RS485电路。所述DB9插座和第一转换电路之间连接有保护电路。所述电源板上设有输入24V DC电源的端子座，端子座连接BUCK降压电路。所述串口扩展电路包括扩展成16路串口的2片CH438Q芯片。

控制板通过主端口与控制设备进行基于Modbus协议的通讯，控制设备发送报文通知控制板从某扩展串口发送信息并携带要发送的信息，主控电路中的主芯片STC12C5A6282操作串口扩展电路中的CH438Q芯片完成发送。当从扩展串口接收到消息时，CH438Q中断提醒STC12C5A6282，然后由其询问CH438Q是哪一个扩展串口，然后读取接收到的字符存入控制板扩展内存的该扩展串口的相应位置。控制设备如果想获取接收到的消息，可先循环控制板是否有扩展串口接收到消息，如果有然后读取，或者直接读取扩展串口的消息接收区。控制设备与控制板之间所有的访问和应答都是基于Modbus协议，而扩展串口与控制板之间则不受约束，全部由控制设备决定发送的消息和解析接收到的消息，扩展器只做转换和过渡。

本实用新型有益效果是:本实用新型可以一次性可扩展16路串口；本实用新型是基于Modbus协议开发，通用性强且使用简单；针对于工业现场开发，整套系统使用工业自动化常用的24V直流电，并用PCB模组架固定。可直接安装在电柜内导轨上，无需其他辅助资源即可投入应用。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的系统的结构示意简图。

图2是本实用新型的具体实施方式的串口扩展器的主程序循环过程的流程示意图。

图3是本实用新型的具体实施方式的串口扩展器的扩展串口消息发送过程的流程示意图

图4是本实用新型的具体实施方式的串口扩展电路中断流程示意图。

图5是本实用新型的具体实施方式的Modbus数据模型示意图。

图6是本实用新型的具体实施方式的输入离散量地址表。

图7是本实用新型的具体实施方式的线圈地址表。

图8是本实用新型的具体实施方式的输入寄存器地址表。

图9是本实用新型的具体实施方式的保持寄存器地址表。

具体实施方式