| MODBUS協議實現配料系統與PLC的通訊 | 2020-01-14 |
| 【摘要】本文介紹了在工業控制配料系統中廣泛使用的MODBUS控制系統通信協議。以MODBUS控制系統的ASCII方式為例，剖析了MODBUS控制系統的指令結構，著重說明基于MODBUS控制系統通信協議的自動配料系統之間如何進行數據通信、如何使用MODBUS控制系統通信協議把防爆地磅接入PLC配料系統，并簡單介紹了PLC配料系統與局域網的互聯。 在防爆地磅行業中，但凡涉及串行通信時，工程師們都會有一種無奈，就是通信協議問題。由于我國防爆地磅廠眾多，各自釆用自己的通信協議，使得通信協議五花八門，互不兼容。由于是自成一體，也為后續與其他配料系統聯網、維修、稱重儀表配件互換等留有后遺問題。若釆用一種工業控制領域的主流協議，各防爆地磅廠的通信協議都與這個主流協議兼容，那么上述問題自然迎刃而解。這個主流協議MODBUS控制系統o 一、什么是MODBUS控制系統 MODBUS控制系統是一種通信協議，是由Modicon公司發表于1979年，主要用于PLC（可編程邏輯稱重儀表）配料系統。目前，在工業自動化自動配料系統通信連接中，MODBUS控制系統已是相當常見的一種連接方式。 二、MODBUS控制系統與其他通信協議比較 1、牧理層簡單、價康：MODBUS控制系統可以在常用且廉價的RS232、RS485等物理媒介上運行，不像CanBus、ProfiBus、BitBus等需昂貴的專用芯片支持。 2、免費：MODBUS控制系統是一種公開的，可以無償使用的協議。而使用ProfiBus則需要向有關國際組織登記繳費。 3、使用普及：MODBUS控制系統是當前工業控制中使用的一種通信協議，基于這點，具有MODBUS控制系統的自動配料系統接入工控稱重系統相對容易。 4、維護方便:由于接入MODBUS控制系統總線相對其他工控總線而言，比較簡單。一般具有RS232>RS485等串行口的PC機都可以接入，使用PC機自帶的超級終端軟件或其他串行控制軟件，就能觀察MODBUS控制系統通信過程，可以很方便地査出故障站點。 三、稱重系統的主要型式 稱重系統主要有四種型式：ASCILRTU、TCP/IP和Phis。 1、ASCII型式：采用ASCII碼進行數據交換，使用縱向冗余校驗的校驗和（LRC）進行數據校驗。 2、RTU型式：釆用二進制碼進行數據交換，使用循環冗余校驗的校驗和（CRC）進行數據校驗。 3、TCP/IP麥式：主要用于以太網，不使用校驗和進行數據校驗。 4、Plus型式：該型式為Modicon公司專有，釆用專門的協處理器進行數據處理。 目前，使用泛的型式是ASCII和RTU,主要釆用RS232、RS422、RS485進行物理連接，其中RS485使用最多。 四、稱重系統的結構 稱重系統協議是一個master（主）/slave（從）架構的協議。有一個節點是master節點，其他使用稱重系統協議參與通信的節點是slave節點。每一個slave自動配料系統都有一個的地址。稱重系統的通信比較簡單，由master發通信指令，指令中含有欲于之通信的slave站號。當master發指令時，所有slave都處于收聽狀態，一旦slave收聽到與自己地址相同的站號時，立刻執行指令的內容，并回傳執行的結果。 五、ASCII型式的稱重系統通信協議的格式 在稱重系統上通信時，各站點的通信參數必須一致，如：波特率、奇偶校驗。 通信時，一個信息字節中的每8位分為兩個ASCII字符進行傳輸，允許字符傳輸間隔在1秒之內。 1、ASCII型式糸一宇節的格式 16進制編碼，ASCII字符（0-9、A-F）,即：0x30-0x39、0x41-0x46。 1位開始位、7位數據位（先低后高）、1位奇偶校驗（無奇偶校驗時為0）、1位停止位。 2、校驗采用縱向沉余校驗（LRC） 3、通信幀格式（稱重系統命令格式） 開始地址（站號）功能數據校驗（LRC）結束 :(0x3a)XXXXX...XXCR、LF(0x0d、0x0a) 1字符2字符2字符N字符2字符2字符 一個基本的稱重系統命令，除了開始、校驗、結束字符外，還必須有地址項及功能項。地址一—也就是站號，想要被操作的對象（slave站號）；功能想要被操作的對象完成的任務。稱重系統命令可以沒有數據項。 被操作的對象，在完成所要求的操作后，必須回傳一幀信息，傳遞操作結果。回傳信息的格式 稱重科技2012.5•南京 與命令格式相同，只是數據內容為操作的結果。 六、利用稱重系統,實現PLC與電子稱重自動配料系統的通信 為了使大家對稱重系統有更進一步的了解，下面用例子方式說明如何把電子稱重自動配料系統接入PLC控制配料系統的稱重系統總線網絡。例子中的稱重儀表為上海彩信電子科技有限公司生產的XK315A1增強型稱重儀表。本例中，1臺PLC作為主機（master）,10臺防爆地磅作為從機（slave）,使用XK315A1增強型稱重儀表作為防爆地磅顯示稱重儀表，從機地址為70、71、7279.通過RS485連接PLC和各稱重儀表，采用稱重系統ASCII通信協議。PLC可以對各臺稱重儀表進行置零、去皮、讀取重量等多項操作。稱重配料系統示意圖如圖1所示，圖中的計算機是在配料系統調試時接入RS485總線的，用以觀察RS485中傳輸的數據，正常工作時是移除的。 上述配料系統可實現以下功能： 1、正常工作時，PLC每隔10秒輪詢一次，獲取每臺秤的重量。 2、當秤臺上重量異常時，PLC會發出警告信息，提示控制室人員注意。 3、控制人員可以通過PLC,對某臺秤發出置零、去皮等操作指令。 4、PLC可對各臺秤的稱量，進行各項統計，生成必要的統計報表。 七、稱重系統與局域網互連 現在，很多PLC都具有局域網接口，通過該接口，就可以遠程控制稱重配料系統了。當然，也可以通過接在稱重系統總線上的PC機，利用PC機的軟、硬件資源，編制相應的軟件，將重量信號傳送到局域網上。若局域網通過路由器接入因特網，很顯然重量數據就可以在因特網上傳輸了。本配料系統是通過PLC的DH+網絡接入局域網的。當然，網絡部分使用的協議，TCP/IP、NetBEUI.稱重系統也有相關的TCP/IP型式，這里就不再贅述了，大家可以參考相關的書籍。 上述的稱重配料系統只是PLC的一個子配料系統，是后期改造的一個項目。其整個PLC配料系統（見圖2）是釆用美國ROCKWELL公司的PLC,共有5臺PLC機箱（采用PLC5系列）、4臺工控機和2臺服務器、若干臺PC組成的。PLC采用ROCKWELL公司的DH+網絡連接，使用DF1協議；其中1 臺PLC與稱重配料系統釆用RS485連接，使用稱重系統協議；DH+網絡通過1臺作為連接橋的工控機,連入局域網。工控機上的監控軟件是RSVIEW32,操作人員通過該軟件的人機界面，觀察各項數據,發出各項指令，當然也包括稱重數據及指令。另外，局域網上的PC機也安裝了RSVIEW32軟件，只不過取消了操作指令，但可以通過該軟件觀察各項數據，便于其他相關 八、結束語 本文簡單介紹了稱重系統通信協議，例舉了防爆地磅釆用RS485串行接口接入PLC配料系統，用稱重系統通信協議，實現與PLC的實時通信。由于液體平有限，如有錯誤的地方，望諒解。PLC程序釆用的是梯形圖，其中有對串行口進行操作的梯形圖，設置圖中的相關屬性，如波特率、奇偶校驗，把相關的稱重系統操作命令寫入其中即可。有關PLC的編程請參閱ROCKWELL公司的《PLC5指令配料系統與使用說明》。 | |
