随着工业控制技术的迅速提高和以太网技术的飞速发展,工业智能仪器设备开始朝着网络化方向发展。工控设备大多使用现场总线技术,但现场总线种类繁多,没有统一的协议标准,而以太网技术的实时性和稳定性不高,现场总线和工业以太网技术相互融合成为当前研究的重点。本文设计并研制了一款基于Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP协议的工业以太网通信网关,利用以太网实现对工业现场设备的远程监控。本文首先提出了以LPC2214+RTL8019AS+MAX3485为核心的系统硬件设计方案,并在原理图、PCB制板等方面进行了多项抗干扰设计,有效增强了Modbus TCP网关的EMC性能。并在硬件设计的基础上,采用分层设计思想进行了软件设计,完成三大功能模块:Modbus RTU/ASCII协议栈、Modbus TCP协议栈、Modbus RTU/ASCII和Modbus TCP协议的相互转换。此外,针对Modbus TCP载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)的二进制指数后退算法BEB(Binary Exponential Backoff)的重载延迟问题,根据冲突情况,动态的改变退避时间,实现对BEB算法的改进,并进行了OPNET网络仿真。最后,搭建Modbus TCP网关通讯功能测试和实时性测试平台。完成对三种协议通讯功能的测试,结果表明该Modbus TCP网关工作稳定可靠;在TCP Master–RTU Slaver模式下,利用WireShark软件抓取客户机与服务器命令请求和应答的全过程;通过对比改进后的CSMA/CD和原CSMA/CD的延迟时间,可以得到Modbus TCP传输延时大大减小,与OPNET网络仿真结果一致,实时性得到了良好改善。