V680S與PLC之間通信協(xié)議的研究

石卓 岳世偉

【摘要】V680S主設(shè)備采用的通信協(xié)議是基于Modbus/TCP協(xié)議，以以太網(wǎng)為接口與PLC之間進(jìn)行通信。本文針對音圈振膜生產(chǎn)線中所采用的V680S系列的RFID通信問題進(jìn)行了測試。首先介紹了V680S與PLC之間的硬件構(gòu)架，然后對其采用的Modbus/TCP協(xié)議進(jìn)行了介紹，并介紹了Modbus/TCP協(xié)議在V680S中的使用。最后通過Sysmac Studio軟件實(shí)現(xiàn)V680S與PLC之間的通信測試得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】Modbus/TCP協(xié)議;V680S;Sysmac Studio;NJ501控制器

Abstract：The host device communications protocol of the V680S is based on Modbus/TCP，using Ethernet as the communication interface between the V680S and PLC.V680S series of RFID communication is adopted in this paper according to the voice coil diaphragm production line was tested in.First introduced the hardware structure between V680S and PLC，then introduces the Modbus/TCP protocol，and introduces the application of Modbus/TCP protocol in V680S.Finally，through the Sysmac Studio software to realize the communication between V680S and PLC test results.

Keyword：The Modbus/TCP protocol;V680S;Sysmac Studio;NJ501 controller

0.引言

近年來隨著射頻技術(shù)在國內(nèi)外的迅速發(fā)展，RFID作為一種新興的自動非接觸性識別技術(shù)也被廣泛用于各個(gè)重要領(lǐng)域。它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。其主要由三部分組成：標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）、天線（Antenna）。RFID技術(shù)的工作原理是標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接受解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（由原標(biāo)簽或主動標(biāo)簽），解讀器讀取信息并解碼后送至中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。V680S是一種天線、放大器、控制器于一體的RFID產(chǎn)品。其有三大特點(diǎn)：①標(biāo)配Ethernet（Modbus/TCP），可直接連接PLC;②只需以指定的距離設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定通信;③使用WEB瀏覽器功能，無需專用軟件即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)定。因此在自動化生產(chǎn)線中占有自己的一席之地。

1.硬件構(gòu)架

本此實(shí)驗(yàn)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示，其硬件構(gòu)成主要包括：NJ501-1500可編程控制器，V680S-HMD66-ENT-1讀寫器，上位機(jī)，專用電纜等。本次實(shí)驗(yàn)在上位機(jī)上通過讀寫器內(nèi)置的WEB界面對V680S進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)設(shè)定，再上傳到PLC中最后通過Sysmac Studio軟件進(jìn)行通信測試。

圖1 NJ501控制器與V680S的硬件接線圖

2.Modbus/TCP協(xié)議

2.1 Modbus/TCP協(xié)議簡介

Modbus/TCP是Modbus的延伸，它是基于EIP和標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議的一種協(xié)議。該協(xié)議經(jīng)常用于PLC、I/O模塊、以及連接其他簡單域總線的。所有的請求通過TCP從寄存器端口502發(fā)出。Modbus/TCP基本上用簡單方式將Modbus幀嵌入TCP幀，是一種面向連接的傳送，它需要響應(yīng)。

Modbus/TCP信息幀格式：

初始地址 地址碼 功能碼 數(shù)據(jù)區(qū) 錯(cuò)誤校驗(yàn) 結(jié)束結(jié)構(gòu)

延時(shí)（4個(gè)字節(jié)的時(shí)間） 1字節(jié)

8位 1字節(jié)

8位 N字節(jié)

N*8位 2字節(jié)

16位 延時(shí)（4字節(jié)的時(shí)間）

（1）地址碼

單個(gè)模塊的地址范圍是1-254。

（上接第120頁）

（2）功能碼

按應(yīng)用范圍劃分為3個(gè)類別：對于客戶機(jī)/服務(wù)器最小的可用子集;可實(shí)現(xiàn)基本互易操作的常用代碼;用于人機(jī)界面、監(jiān)控系統(tǒng)的例行操作和數(shù)據(jù)傳送功能。

2.2 Modbus/TCP協(xié)議在V680S中的使用

V680S讀寫服務(wù)器與客戶端（PLC、上位機(jī)等）之間的通信過程如圖2所示。

圖2 V680S的modbus/tcp通訊過程

V680S所使用的主服務(wù)器通信協(xié)議時(shí)基于Modbus/TCP，主服務(wù)器發(fā)送到讀寫器上命令稱為請求命令，讀寫器所回復(fù)的信息稱為應(yīng)答命令。

請求命令格式如表1所示。

應(yīng)答命令格式如表2所示。

由于NJ系列可編程控制器沒有內(nèi)置的Modbus/TCP功能塊，需要嵌入連接、讀取、寫入三個(gè)功能塊以實(shí)現(xiàn)與V680S之間的信息交換，因此在Sysmac Studio內(nèi)加入了MTCP_Connect（連接）、MTCP_Fun03（讀取）、MTCP_Fun10（寫入）三個(gè)功能塊。

2.3 軟件測試

本次實(shí)驗(yàn)所采用的是Sysmac Studio編程軟件，測試NJ控制器與V680S之間通信的程序如圖3所示。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

讀取ID結(jié)果：

在V680S內(nèi)置見面上設(shè)置標(biāo)簽的ID為：8579D80200005E0，其測試結(jié)果如圖4所示。

圖5

圖6

讀取測試：

在標(biāo)簽的起始的地址0010區(qū)寫入了1111222233334444

的數(shù)據(jù)，讀取結(jié)果如圖5所示。

寫入測試：

將地址0020設(shè)置為寫入地址，寫入的數(shù)據(jù)為1111222233334444，測試結(jié)果如圖6所示。

4.結(jié)論

通過自行編輯的三大功能模塊MTCP_Connect（連接）、MTCP_Fun03（讀?。TCP_Fun10（寫入）實(shí)現(xiàn)了V680S系列的RFID系統(tǒng)與NJ501可編程控制器之間的通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對音圈振膜加工中的信息采集。

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基金項(xiàng)目：北京清大天達(dá)音圈振膜自動化設(shè)備項(xiàng)目（編號：2013011010-1）。

作者簡介：

石卓（1988—），男，山西臨汾人，碩士研究生，研究方向：信息與通訊工程。

岳世偉（1985—），男，河北石家莊人，系統(tǒng)支持高級工程師。