Modbus在兩個PLC之間通訊研究

摘要：隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，尤其在自動化控制領(lǐng)域，人們越來越注重：高性價比的通訊方式。本文在闡述Modbus的基本原理和數(shù)據(jù)傳送模式基礎(chǔ)上，分析了Modbus通信的特點。給出了浙江某城市污水處理項目，使用Modbus通訊的實例。實現(xiàn)了Step7 200中，不同cpu之間的相互通訊，數(shù)據(jù)相互傳輸。實踐證明：Modbus通訊具有性能穩(wěn)定，安全可靠，傳輸距離遠等特點。

關(guān)鍵詞：Modbus；數(shù)據(jù)傳送 ；相互通訊

Step7 200指令庫中有Modbus協(xié)議的子程序和終端服務(wù)程序。Modbus 協(xié)議只有一個主站 ， 可以有1～247 個從站 。Modbus 通信只能從主站發(fā)起 ， 從站接受。此外Modbus從站庫僅支持端口0通訊。

1 .Modbus通信協(xié)議

Modbus 協(xié)議是法國施耐德公司推出的一個全開放的“主從式（Master/Slave）”通信協(xié)議，通過此協(xié)議，控制器之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以進行通信。它的開放性、可擴充性和標準化使它成為一個通用工業(yè)標準。

1.1.Modbus通訊特點

1.1.1.標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產(chǎn)權(quán)。目前，支持Modbus的廠家超過400家，支持Modbus的產(chǎn)品超過600種。

1.1.2.Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

1.1.3.Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發(fā)簡單。

1.2. Modbus傳輸方式：

在ModBus系統(tǒng)中有兩種種傳輸模式可選擇。這兩種種傳輸模式與從機PC通信的能力是同等的。選擇時應(yīng)視所用ModBus主機而定，每個ModBus系統(tǒng)只能使用一種模式，不允許兩種模式混用。一種模式是ASCII（美國信息交換碼），另一種模式是RTU（遠程終端設(shè)備）

ASCII可打印字符便于故障檢測，而且對于用高級語言（如Fortran）編程的主計算機及主PC很適宜。RTU則適用于機器語言編程的計算機和PC主機。

用RTU模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是8位二進制字符。如欲轉(zhuǎn)換為ASCII模式，則每個RTU字符首先應(yīng)分為高位和低位兩部分，這兩部分各含4位，然后轉(zhuǎn)換成十六進制等量值。用以構(gòu)成報文的ASCII字符都是十六進制字符。ASCII模式使用的字符雖是RTU模式的兩倍，但ASCII數(shù)據(jù)的譯碼和處理更為容易一些，此外，用RTU模式時報文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送，用ASCII模式，字符之間可產(chǎn)生長達1s的間隔，以適應(yīng)速度較慢的機器。本文案例主要采用RTU通信模式。

2. Modbus通信在浙江某城市污水處理項目中的應(yīng)用

該項目使用Step7 200 含有的I/O點共有160個，如果用單個cpu226，無法滿足要求，故使用兩個cpu。因為自動化程序要求很高，所以cpu之間必須滿足相互通訊，相互連鎖。

2.1.硬件需求

2臺CPU226，一臺EM243，2臺EM223（32入/32出），8臺EM231，3臺EM232

用串口電纜連接 Modbus 主從站 ， 可在線監(jiān)控，實時數(shù)據(jù)傳輸。連接如圖1所示。

圖1 PLC模塊之間的通訊連接

2.2. Modbus之間的軟件實現(xiàn)

2.2.1.從站組態(tài)說明

2.2.1.1.初始化Modbus從站，將從站地址Mode設(shè)為1，波特率設(shè)為9600，無校驗，無延遲。每次掃描時執(zhí)行Modbus_Slave

2.2.2.主站組態(tài)說明

2.2.2.1.每次掃描時調(diào)用 MBUS_CTRL 指令來初始化和監(jiān)視Modbus主站設(shè)備 。Modbus主設(shè)備設(shè)置為9600 波特，無奇偶校驗 。允許有1S鐘的應(yīng)答時間。

2.2.2.2. MBUS_MSG指令讀取從站的地址 Addr的數(shù)值 。保持寄存器存儲區(qū)DataPtr從VB200開始，長8個字節(jié)。

將程序分別下載到主站PLC和從站PLC中。用PPI電纜線連接主站PLC，并分別將主從站PLC設(shè)為RUN。進行在線監(jiān)控。Modbus通訊可以滿足，從站讀取的模擬量，主站可以同步讀取傳輸：主站的命令，從站可以完全執(zhí)行。

3. 結(jié)束語

自本通訊系統(tǒng)運行以來，PLC與Modbus間的通訊一直正常，從未出現(xiàn)過任何軟、硬件故障以及其它干擾現(xiàn)象，有效地保證了自動控制系統(tǒng)的正常運行?？梢?，PLC之間使用Modbus通訊是一種行之有效的方法。PLC和上位機WINCC可以讀取儀表中溫度測量值、設(shè)定值等，同時可以遠程設(shè)置繼電保護裝置和直流屏設(shè)備中的數(shù)據(jù)，極大地方便了現(xiàn)場的控制和操作。由此看來，利用Modbus通訊可以很好解決兩個或者多個PLC之間的通訊，尤其在分布式控制系統(tǒng)中，這種通訊是一個值得推廣的方式，在電力自動控制系統(tǒng)中，一定會取得更加成功的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]韓婷 郭彤穎 邱繼紅 李鵬 魏宏基 Modbus通信在城市輕軌變頻器控制中的應(yīng)用

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[3]陳柏金 通用串行口訪問Modbus現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)

作者簡介：張明廣（1983-），男，學(xué)士。