施耐德莫迪康系列PLC三種主要通訊功能的研究

(遼寧忠旺集團有限公司 遼寧 遼陽 111300)

一個高度集成的自動化系統(tǒng)，不僅僅是單獨某一個品牌的PLC、上位機、伺服系統(tǒng)、變頻器、傳感器等，還會有其他品牌的產(chǎn)品結(jié)合進來，這樣在上位機與下位機之間、在控制系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)之間、甚至在機器與機器之間都用各種各樣的通訊，將其有機的結(jié)合在一起。這是目前電氣自動化領域的現(xiàn)狀。下面就施耐德莫迪康PLC來研究這個品牌所支持的三種通訊。這個系列PLC帶有一個以太網(wǎng)端口、一個串行端口和一個Canopen主站。

一、工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)是用于表示采用標準以太網(wǎng)物理層的工業(yè)協(xié)議的術語。施耐德所包含的以太網(wǎng)協(xié)議有EtherNet/IP、Modbus TCP、TCP/UDP三種。典型的工業(yè)以太網(wǎng)架構,TM251PLC可以做EtherNet/IP通訊的服務器，施耐德目前只有這一款產(chǎn)品支持：

A:控制網(wǎng)絡(此網(wǎng)絡中包含邏輯控制器、SCADA系統(tǒng)、PC、HMI、交換機......)；

B:設備網(wǎng)絡(此網(wǎng)絡中包含連接邏輯控制器特定通訊端口的設備。)如下：

1：邏輯控制器

2：菊連設備

3：以太網(wǎng)交換機

4：I/O島(ModbusTCP)

5:視覺傳感器(EtherNet/IP)

6:PC和HMI(TCP/UDP)

2、4和5工業(yè)以太網(wǎng)設備(EtherNet/IP / Modbus TCP)此架構可以使用Somachine軟件配置。

在Somachine中通過組態(tài)編程READ_VAR和WRITE_VAR來實現(xiàn)Modbus TCP以太網(wǎng)通訊，通過socket編程實現(xiàn)TCP/UDP以太網(wǎng)通訊。

二、串行通訊

眾所周知PLC大多數(shù)支持串行通訊，施耐德PLC也是如此。通過串行線路配置窗口可以配置串行線路的物理參數(shù)，對于連接到端口的每個串行設備，以下參數(shù)必須相同。波特率：傳輸速度(位/秒)；奇偶校驗：用于錯誤檢測；數(shù)據(jù)位：用于傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)；停止位：停止位的數(shù)目；物理介質(zhì)：指定要使用的介質(zhì)：RS485和RS232；極化電阻器：控制器中一般都集成了極化電阻器。施耐德的Somachine中配備了這幾種管理器：SoMachine 網(wǎng)絡管理器、Modbus 管理器、ASCII 管理器和Modbus IOScanner四種。最大波特率可以達到115200(位/秒)。SoMachine 網(wǎng)絡管理器主要用于串行線路進行SoMachine 編程，要將 SoMachine 網(wǎng)絡管理器添加到控制器，請在硬件目錄中選擇 SoMachine - 網(wǎng)絡管理器，將其拖到設備樹，然后將其放到一個突出顯示的節(jié)點上，不需要進行配置即可。

Modbus 管理器用于主站或從站模式下的 Modbus RTU 或 ASCII 協(xié)議。RTU是使用二進制編碼和 CRC 錯誤校驗(8 個數(shù)據(jù)位)，ASCII是消息采用 ASCII 格式，LRC 錯誤校驗(7 個數(shù)據(jù)位)。尋址：指定設備類型，主站或者從站。地址：設備的Modbus地址(選擇從站時)。幀間時間(毫秒)：避免總線沖突的時間，對于鏈路上的每個 Modbus 設備，此參數(shù)設置必須完全相同。串行線路設置：串行線路配置窗口中指定的參數(shù)。當將控制器配置為 Modbus 主站時，PLCCommunication 庫支持以下功能塊：ADDM、READ_VAR、SEND_RECV_MSG、SINGLE_WRITE、WRITE_RED_VAR、WRITE_VAR。

MODBUS的ASCII協(xié)議和RTU協(xié)議相比，MODBUS ASCII協(xié)議擁有開始和結(jié)束標記，而MODBUS RTU卻沒有，所以ASCII協(xié)議的程序中對數(shù)據(jù)包的處理能更加方便。MODBUS ASCII協(xié)議的DATA域傳輸?shù)亩际强梢姷腁SCII字符，因此在調(diào)試階段就顯得更加直觀。MODBUS ASCII的主要缺點是傳輸效率低，因為它傳輸?shù)亩际强梢姷腁SCII字符，所以一般來說，如果所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小可以考慮使用ASCII協(xié)議，如果所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，最好能使用RTU協(xié)議。

三、Canopen通訊

莫迪康PLC的Canopen通訊主要用來PLC對伺服和變頻器等設備的。PLC作為Canopen主站可以支持從站的數(shù)量與PLC的型號有關系，比如M241可以擴展63 個 Canopen 從站設備。Canopen應用協(xié)議符合CAN標準，CAN 現(xiàn)場總線的每一端都需要一個電阻器(R)。下面介紹Canopen配置及應用。

在Somachine環(huán)境下，單擊設備樹中 CANx 節(jié)點旁邊的加號按鈕，在添加設備窗口中，選擇 CANopen 性能并單擊添加設備按鈕。雙擊CAN0來配置波特率，最高為1000000。雙擊 CANopen_Performance，配置節(jié)點ID，如果選中使能同步生產(chǎn)，則會將 CAN0_Sync 任務添加到應用程序樹選項卡中的應用程序。請勿刪除或更改 CAN0_Sync 任務的類型或外部事件屬性。如果這樣做，SoMachine 會在您嘗試生成應用程序時檢測到錯誤，因而您無法將其下載到控制器。如果在 CANopen_Performance 選項卡的 CANopen 管理器子選項卡中取消選中使能同步生產(chǎn)選項，則會自動從程序中刪除 CAN0_Sync 任務。在PDO和SDO中添加用戶需要控制和傳輸?shù)膮?shù)。CAN 0 端口 用作 CANopen 主站時的CAN0 STS 狀態(tài) LED?？梢詭椭袛郈anopenCAN0 STS 狀態(tài) LED。可以幫助判Canopen總線的通訊狀態(tài)。紅色一次閃爍/伴隨綠色亮起，表示已達到可接受的檢測到的錯誤限制閾值；紅色兩次閃爍/伴隨綠色亮起，表示有節(jié)點防護或心跳事件；紅色亮起，表示總線關閉；綠色亮起，表示Canopen總線工作。

本文詳細介紹了使用施耐德莫迪康PLC最重要的三種通訊的原理和使用，結(jié)合現(xiàn)場應用希望也可以給你帶來啟發(fā)，無論是選型還是理解或者操作上希望能給讀者帶來一定的幫助。

【注釋】

① CANopen 聯(lián)網(wǎng)概念基于國際標準 CAN。CANopen 由 CiA(CAN in Automation)的 DS301 規(guī)范定義為統(tǒng)一應用層。

② Socket 英文原義是“孔”或“插座”，通常也稱作“套接字”，應用程序通常通過“套接字”向網(wǎng)絡發(fā)出請求或者應答網(wǎng)絡請求。