基于Modbus/TCP的电容式扭矩传感器数据采集系统设计

扭矩传感器通常安装于机械设备的旋转关节处,用于扭矩的测量。电容式扭矩传感器需要配备专门的数据采集系统才能使用,且数据采集系统的性能直接影响传感器的精确测量。针对实验室自主研制的电容式扭矩传感器的应用需求,设计了一种基于Modbus/TCP协议的数据采集系统。系统以STM32为主控芯片,通过控制电容数字转换芯片AD7147实现电容信号采集与转换,然后由W5500以太网芯片将数据上传到自主开发的上位机软件中进行处理、显示与存储。实验测试表明:系统最大测量误差为1.47%,数据输出频率为1000 Hz。

基于Modbus TCP协议的计算机与PLC的通信

简要介绍了Modbus TCP协议。研究了基于Modbus TCP协议实现上位机和PLC通信的方法。PLC选用台达DVP-12SE型机,上位机采用Visual C++6.0编程,向PLC发送Modbus TCP命令,与PLC进行信息交换。给出端口初始化、发送数据和接收数据等各部分程序代码。该方法为进一步开发PLC监控系统提供了有价值的参考。

基于Modbus/TCP协议的ATS与FSK系统间通信接口设计

根据墨西哥某城市地铁指挥控制系统的设计需求,列车自动监控(ATS)系统与频移键控(FSK)系统之间数据交互采用网络接口,基于Modbus/TCP协议实现相应的以太网通信。为此提出基于Modbus/TCP协议的ATS与FSK系统间通信接口设计方案:利用Modbus/TCP协议的扩展灵活性,在传统Modbus/TCP协议的基础上进行扩展,实现ATS与FSK系统间的模拟列控信息、列车检测信息、FSK传输配置信息、网络配置信息的安全可靠传输;为了高效便捷地将从网口接收的信息解析后传输给FSK系统,选择在ARM/Linux+FPGA平台上实现通信接口。测试验证结果表明:该通信接口设计方案结构清晰且方便移植,能够正确有效地实现ATS与FSK系统间通信。

Modbus TCP协议安全风险分析及对策研究

工业互联网作为新一代信息技术与工业系统深度融合的产物,正推动着工业生产方式的变革。然而,工控网络协议在设计之初因注重效率提升和功能实现忽视了一些安全性问题,加之应用中的安全漏洞和异常行为,导致其存在严峻的安全隐患。文章介绍了工业互联网的发展背景、趋势和工控网络协议特点,分析了当前应用最广泛的典型工控网络协议Modbus TCP的安全风险,研究了数据加密、数据完整性检测、身份认证及异常入侵检测等安全对策,提出一套Modbus TCP协议安全方案。该方案包含采用AES算法和RSA算法的数据加密和解密模块、采用SM3算法的数据完整性检测模块、采用动态口令认证技术的身份认证模块和基于数据特征的异常入侵检测系统,同时引入PKI进一步加强工控系统的安全性,为其他工控网络协议的安全防范提供借鉴和参考。

基于Modbus TCP协议转子动平衡测试系统设计

针对目前动平衡测试系统操作不便和数据传输不精确的问题,设计基于以太网的动平衡测试系统。系统包括电脑客户端、动平衡测试服务端、采集卡、变频器等。通过visual2020 vb.net开发基于Modbus TCP协议的客户端和服务端,实现以太网通讯。系统出现异常时通过Modbus TCP协议传输故障码,在客户端发出报警。经检测,系统传输数据更精确,操作更便利,实现动平衡测试系统实时通讯及控制,对开发全自动平衡测试系统有较高贡献。

基于电力云边协同的非侵入式Modbus TCP协议安全增强方法

分布式电源(distributed resources,DR)中智能边缘设备数据传输的安全问题为电力系统带来了安全隐患。Modbus TCP(transmission control protocol)协议作为边缘设备采用的通信手段之一,其协议安全性的不足使得系统易遭到网络空间的攻击。为保障电力设备数据传输安全,对现有安全手段进行整理,分析现有安全手段在DR应用场景下的不足,提出一种非侵入式Modbus TCP协议安全增强方法。该方法采用云边协同的架构,利用电力控制中心云平台管理访问控制原则,将实际访问控制决策模块部署在边缘设备,并通过细粒度的访问控制组合限制恶意行为。依据Modbus协议参考指南,搭建DR应用场景进行渗透测试,验证该方法能有效防御重放攻击和中间人攻击,可将安全开销控制在百微秒以内,显著优于其他安全手段,满足DR对实时性的需求。

工控网络Modbus TCP协议异常报文检测方法

工业控制网络系统包含Modbus报文传输数据、TCP/IP主机通信行为数据、工控协议数据等大量复杂数据,容易造成数据冗余,降低异常报文检测精度,增加检测时间,从而增加工控网络被攻击几率。为此,提出一种基于支持向量机(SVM)的工控网络Modbus TCP协议异常报文检测方法。利用SVM建立工控网络分层数据模型,在应用层中定义Modbus协议报文,使用核函数对非平稳的随机Modbus协议报文进行离散处理,减少工控网络数据冗余。结合m阶马尔科夫序列,在TCP/IP数据链路层中对离散Modbus协议报文进行异常特征提取,完成Modbus报文异常检测。仿真测试结果表明:所提方法可以有效降低数据冗余,工控网络重复数据存储率为0.39%;Modbus TCP协议异常报文检测精度为95.73%;Modbus TCP协议异常报文检测时间为0.5 ms,以期为工控网络安全提供技术支持。

基于Modbus/TCP的发电厂DCS网关网络信息安全存储系统设计

本研究针对发电厂DCS网关网络信息安全存储的挑战,提出了一种基于Modbus/TCP协议的解决方案。通过优化DCS网关硬件设计,构建安全存储系统,并结合信息安全技术,有效保障了发电厂生产数据的完整性、可靠性和机密性。系统软件设计采用协议隔离和安全加固处理,提升了网络信息的安全存储效率。实验结果表明,该系统能够在确保数据安全的同时,减少网络传输时延,提高系统带宽利用率。本研究为发电厂的信息化建设提供了安全保障,对电力行业网络安全技术的发展具有重要作用。

.NET6环境下的Modbus TCP在工业物联网的应用

随着工业智造的兴起,原来的R232/R485串口通信越来越难以满足在工业生产与制造的需求。现代的客户端-服务器架构被广泛应用于自动化控制系统、工业监控和设备管理等领域,其中Modbus TCP作为一种通信协议,通过简单的寄存器读写方式实现与各种设备(如传感器、执行器、PLC等)的通信。该低温余热发电项目中,采用了最新的.NET6框架,以其优越的编码和运行效率,实现了较为复杂的业务逻辑。

基于Modbus/TCP及FINS/TCP协议的数据采集与通讯系统设计

针对棉麻纤维纱线晶变改性系统现场不同协议设备通讯协议不兼容的问题,设计了数据采集与通讯系统。系统以上位机、PLC CJ2M-CPU32和6块数据采集与控制模块ADAM-6017为硬件核心,采用单客户机、多服务器架构。上位机首先基于Modbus/TCP协议读取6块ADAM-6017中的数据进行缓存,整理合并,后基于FINS/TCP协议向PLC集中发送数据。现场数据采集与通讯过程通过在上位机VB环境下编程实现。经现场运行,该系统稳定可靠,满足了设计要求。

基于嵌入式ARM的Modbus/TCP协议的研究与实现

Modbus/TCP工业以太网是运行在TCP/IP协议栈上的Modbus报文传输协议。分析了Modbus/TCP的协议构成及其体系结构,在嵌入式ARM7和嵌入式实时操作系统μC/OS-II平台上实现了Modbus/TCP协议的客户端和服务器端应用程序,并进行了相关测试。方案能有效实现工业现场的数据采集、处理和Modbus/TCP通信功能。

基于Modbus/TCP及WEB的电气设备网络智能监控系统

电气设备网络集中监控作为一种智能化的监控技术,在工业自动化及信息产业领域中逐渐被广泛采用。本文针对一个具体的工业现场,在Modbus/TCP及WEB基础上,分析了网络集中监控系统监控策略,探讨了它的软硬件设计方法,由此研制了一种基于完全开放通信策略的监控系统。现场运行表明,该系统扩充性好,可以对工控领域内所有的电气设备进行网络式的管理,极大地提高了管理效率和设备安全运行的可靠性,具有较好的实际推广应用价值。

基于Modbus/TCP协议的工业控制通信

在介绍Modbus/TCP协议模式及结构的基础上,分析系统的通信机制,详细叙述工业控制系统中基于Modbus/TCP协议的工控机与PLC的通信实现过程,给出采用VC6.0编制的客户端主要源程序代码,以及服务器端的硬件环境和软件设置。经实验,证明Modbus/TCP是工业自动化领域较好的以太网解决方案。

以太网DCS中基于MODBUS/TCP协议通信的设计与实现

以太网及TCP/IP通信技术是工业自动化从单机走向多机、从局部转变为整体的必由之路。介绍了典型的基于以太网和TCP/IP的分布式控制系统以及与此相关的MODBUS/TCP协议,设计并实现了工控机与控制器之间基于MODBus/TCP协议的通信,给出了主要的程序代码,该程序在DELPHI中调试已通过,并成功地应用于以太网的工业控制系统中,从而将现场控制与企业管理系统融为一体。

基于Modbus/TCP协议的远程控制网关

针对智能控制领域广泛使用的485总线通信限制集中监控系统由单机、局部监控向多机、全局监控发展的问题,研制了一款基于Modbus/TCP协议的远程控制网关,给出了总体功能设计、硬核设计、软核设计、多通信节点测试方案,实现以太网端集中监控中心对自动化设备遥信、遥测、遥调、遥控。试验证明:系统达到预期设计目标,运行稳定可靠。

基于Modbus/TCP工业以太网的监控系统的设计与实现

通过对Modbus/TCP协议的深入研究,设计了一种了基于Modbus/TCP协议的三层体系结构的工业以太网监控系统平台,重点阐述了三层结构中监控及网络管理级的数据通讯、数据管理及控制组态等各功能模块的设计,并对监控系统的实时性能和开环控制性能进行了测试,为将工业以太网直接应用于工业现场设备监控的研究提供了一种设计方案。

一种基于共享内存摆渡的Modbus/TCP安全通信方法

结合物理摆渡隔离和逻辑协议过滤技术的优点,提出了1种基于共享内存摆渡的Modbus/TCP网络安全通信方法。采用基于共享内存的Xen虚拟机间通信方式实现ICS控制网和现场网的隔离。针对Modbus/TCP通信栈面临的安全威胁,采用无路由的内存摆渡隔离机制过滤底层协议攻击,针对应用层行为和连接特征提出了较为完善的深度包过滤策略。实验实现的隔离过滤平台表明,所提方法能针对Modbus/TCP协议数据进行有效的安全过滤,数据交换读写带宽分别为56.54 MB/s和57.1 MB/s,通信效率较高。所提方法能满足工业控制网络性能和安全的双重需求。据本文作者了解,目前还没有其它公共文献使用基于虚拟化技术的共享内存摆渡方法和流量特征过滤策略提出工控环境安全通信方法。

基于远程证明的可信Modbus/TCP协议研究

由于工业控制系统(industrial control system,ICS)系统中的通信协议在设计之初很少考虑安全性,传统的ICS网络专用协议很容易遭到来自TCP/IP网络的远程攻击。本文通过增加可信硬件,结合远程证明方法设计了一种新的可信Modbus/TCP通信协议,提高使用专用通信协议的ICS网络安全性。修改了ICS网络中现场设备和控制设备中原有Modbus/TCP通信栈以达到双向认证的目的。利用远程证明方法基于白名单对Modbus/TCP客户机、服务器双方身份和安全状态信息进行认证。这些信息的更新由在线的证明服务器维护并推送给现场设备以减轻通信负担。协议数据通过2种方式受到保护:一是,通信过程中的消息认证密钥由可信硬件保护,只有拥有可信硬件绑定密钥的合法设备才能解密,保证通信数据无法在不被发现的情况下被篡改;二是,加密协议的敏感操作信息的密钥也受到可信硬件的保护。目前,还没有其他公开文献将可信组件引入Modbus/TCP通信环境中以保证其安全性。提出的可信Modbus/TCP协议具备完整性、可认证性、新鲜性和机密性4个安全属性。协议由HLPSL语言描述,使用SPAN工具验证,未发现可被攻击者利用的入侵路径。协议性能消耗最大的是认证子协议密码相关功能,但该消耗仅存在于首次通信前和周期性验证失败后。若采用针对ICS环境优化后的专用可信硬件,替代本文使用的通用可信硬件,相关开销将大幅降低。因协议字段的增加造成通信开销较小,仅为μs级。提出的可信Modbus/TCP协议能够满足ICS正常业务性能要求,既能防范非法通信实体,又能防范原本合法但因系统被篡改后不再可信的通信实体对协议通信发起的攻击。

基于Modbus/TCP的自动化监控系统

针对目前大量应用Modbus协议的产品，描述了一种基于Modbus/TCP的自动化监控系统平台，并给出了Modbus/TCP在Client/Server下实时数据映像技术和PLC实时网页构建技术的具体实现，提高了Internet/Intranet环境下工业测控数据的实时性。

基于Modbus/TCP的工业控制网络设计

分析Modbus/TCP协议构成,通过采用套接字与多线程技术,设计出基于Modbus/TCP协议的工业以太网通信网络,分析出客户端/服务器通信模式的主要特性,并给出其具体实现过程,及客户机与下位现场设备的通信设计方法。所构建的基于Modbus/TCP与Modbus的工业以太网可实现工业现场数据采集、处理及通信等功能,为工业自动化领域的实时网络化通信提供了一种有效的解决方案。