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| MODBUS協(xié)議實現(xiàn)配料系統(tǒng)與PLC的通訊 | 2020-01-14 |
| 【摘要】本文介紹了在工業(yè)控制配料系統(tǒng)中廣泛使用的MODBUS控制系統(tǒng)通信協(xié)議。以MODBUS控制系統(tǒng)的ASCII方式為例，剖析了MODBUS控制系統(tǒng)的指令結(jié)構(gòu)，著重說明基于MODBUS控制系統(tǒng)通信協(xié)議的自動配料系統(tǒng)之間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、如何使用MODBUS控制系統(tǒng)通信協(xié)議把防爆地磅接入PLC配料系統(tǒng)，并簡單介紹了PLC配料系統(tǒng)與局域網(wǎng)的互聯(lián)。 在防爆地磅行業(yè)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(xié)議問題。由于我國防爆地磅廠眾多，各自釆用自己的通信協(xié)議，使得通信協(xié)議五花八門，互不兼容。由于是自成一體，也為后續(xù)與其他配料系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、維修、稱重儀表配件互換等留有后遺問題。若釆用一種工業(yè)控制領(lǐng)域的主流協(xié)議，各防爆地磅廠的通信協(xié)議都與這個主流協(xié)議兼容，那么上述問題自然迎刃而解。這個主流協(xié)議MODBUS控制系統(tǒng)o 一、什么是MODBUS控制系統(tǒng) MODBUS控制系統(tǒng)是一種通信協(xié)議，是由Modicon公司發(fā)表于1979年，主要用于PLC（可編程邏輯稱重儀表）配料系統(tǒng)。目前，在工業(yè)自動化自動配料系統(tǒng)通信連接中，MODBUS控制系統(tǒng)已是相當(dāng)常見的一種連接方式。 二、MODBUS控制系統(tǒng)與其他通信協(xié)議比較 1、牧理層簡單、價康：MODBUS控制系統(tǒng)可以在常用且廉價的RS232、RS485等物理媒介上運(yùn)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(tǒng)是一種公開的，可以無償使用的協(xié)議。而使用ProfiBus則需要向有關(guān)國際組織登記繳費。 3、使用普及：MODBUS控制系統(tǒng)是當(dāng)前工業(yè)控制中使用的一種通信協(xié)議，基于這點，具有MODBUS控制系統(tǒng)的自動配料系統(tǒng)接入工控稱重系統(tǒng)相對容易。 4、維護(hù)方便:由于接入MODBUS控制系統(tǒng)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(jī)都可以接入，使用PC機(jī)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(tǒng)通信過程，可以很方便地査出故障站點。 三、稱重系統(tǒng)的主要型式 稱重系統(tǒng)主要有四種型式：ASCILRTU、TCP/IP和Phis。 1、ASCII型式：采用ASCII碼進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使用縱向冗余校驗的校驗和（LRC）進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗。 2、RTU型式：釆用二進(jìn)制碼進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使用循環(huán)冗余校驗的校驗和（CRC）進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗。 3、TCP/IP麥?zhǔn)剑褐饕糜谝蕴W(wǎng)，不使用校驗和進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗。 4、Plus型式：該型式為Modicon公司專有，釆用專門的協(xié)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 目前，使用泛的型式是ASCII和RTU,主要釆用RS232、RS422、RS485進(jìn)行物理連接，其中RS485使用最多。 四、稱重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 稱重系統(tǒng)協(xié)議是一個master（主）/slave（從）架構(gòu)的協(xié)議。有一個節(jié)點是master節(jié)點，其他使用稱重系統(tǒng)協(xié)議參與通信的節(jié)點是slave節(jié)點。每一個slave自動配料系統(tǒng)都有一個的地址。稱重系統(tǒng)的通信比較簡單，由master發(fā)通信指令，指令中含有欲于之通信的slave站號。當(dāng)master發(fā)指令時，所有slave都處于收聽狀態(tài)，一旦slave收聽到與自己地址相同的站號時，立刻執(zhí)行指令的內(nèi)容，并回傳執(zhí)行的結(jié)果。 五、ASCII型式的稱重系統(tǒng)通信協(xié)議的格式 在稱重系統(tǒng)上通信時，各站點的通信參數(shù)必須一致，如：波特率、奇偶校驗。 通信時，一個信息字節(jié)中的每8位分為兩個ASCII字符進(jìn)行傳輸，允許字符傳輸間隔在1秒之內(nèi)。 1、ASCII型式糸一宇節(jié)的格式 16進(jìn)制編碼，ASCII字符（0-9、A-F）,即：0x30-0x39、0x41-0x46。 1位開始位、7位數(shù)據(jù)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(tǒng)命令格式） 開始地址（站號）功能數(shù)據(jù)校驗（LRC）結(jié)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(tǒng)命令，除了開始、校驗、結(jié)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(wù)。稱重系統(tǒng)命令可以沒有數(shù)據(jù)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(jié)果?；貍餍畔⒌母袷?br>稱重科技2012.5•南京 與命令格式相同，只是數(shù)據(jù)內(nèi)容為操作的結(jié)果。 六、利用稱重系統(tǒng),實現(xiàn)PLC與電子稱重自動配料系統(tǒng)的通信 為了使大家對稱重系統(tǒng)有更進(jìn)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(tǒng)接入PLC控制配料系統(tǒng)的稱重系統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)。例子中的稱重儀表為上海彩信電子科技有限公司生產(chǎn)的XK315A1增強(qiáng)型稱重儀表。本例中，1臺PLC作為主機(jī)（master）,10臺防爆地磅作為從機(jī)（slave）,使用XK315A1增強(qiáng)型稱重儀表作為防爆地磅顯示稱重儀表，從機(jī)地址為70、71、7279.通過RS485連接PLC和各稱重儀表，采用稱重系統(tǒng)ASCII通信協(xié)議。PLC可以對各臺稱重儀表進(jìn)行置零、去皮、讀取重量等多項操作。稱重配料系統(tǒng)示意圖如圖1所示，圖中的計算機(jī)是在配料系統(tǒng)調(diào)試時接入RS485總線的，用以觀察RS485中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，正常工作時是移除的。 上述配料系統(tǒng)可實現(xiàn)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(dāng)秤臺上重量異常時，PLC會發(fā)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(fā)出置零、去皮等操作指令。 4、PLC可對各臺秤的稱量，進(jìn)行各項統(tǒng)計，生成必要的統(tǒng)計報表。 七、稱重系統(tǒng)與局域網(wǎng)互連 現(xiàn)在，很多PLC都具有局域網(wǎng)接口，通過該接口，就可以遠(yuǎn)程控制稱重配料系統(tǒng)了。當(dāng)然，也可以通過接在稱重系統(tǒng)總線上的PC機(jī)，利用PC機(jī)的軟、硬件資源，編制相應(yīng)的軟件，將重量信號傳送到局域網(wǎng)上。若局域網(wǎng)通過路由器接入因特網(wǎng)，很顯然重量數(shù)據(jù)就可以在因特網(wǎng)上傳輸了。本配料系統(tǒng)是通過PLC的DH+網(wǎng)絡(luò)接入局域網(wǎng)的。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)部分使用的協(xié)議，TCP/IP、NetBEUI.稱重系統(tǒng)也有相關(guān)的TCP/IP型式，這里就不再贅述了，大家可以參考相關(guān)的書籍。 上述的稱重配料系統(tǒng)只是PLC的一個子配料系統(tǒng)，是后期改造的一個項目。其整個PLC配料系統(tǒng)（見圖2）是釆用美國ROCKWELL公司的PLC,共有5臺PLC機(jī)箱（采用PLC5系列）、4臺工控機(jī)和2臺服務(wù)器、若干臺PC組成的。PLC采用ROCKWELL公司的DH+網(wǎng)絡(luò)連接，使用DF1協(xié)議；其中1 臺PLC與稱重配料系統(tǒng)釆用RS485連接，使用稱重系統(tǒng)協(xié)議；DH+網(wǎng)絡(luò)通過1臺作為連接橋的工控機(jī),連入局域網(wǎng)。工控機(jī)上的監(jiān)控軟件是RSVIEW32,操作人員通過該軟件的人機(jī)界面，觀察各項數(shù)據(jù),發(fā)出各項指令，當(dāng)然也包括稱重數(shù)據(jù)及指令。另外，局域網(wǎng)上的PC機(jī)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(shù)據(jù)，便于其他相關(guān) 八、結(jié)束語 本文簡單介紹了稱重系統(tǒng)通信協(xié)議，例舉了防爆地磅釆用RS485串行接口接入PLC配料系統(tǒng)，用稱重系統(tǒng)通信協(xié)議，實現(xiàn)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(jìn)行操作的梯形圖，設(shè)置圖中的相關(guān)屬性，如波特率、奇偶校驗，把相關(guān)的稱重系統(tǒng)操作命令寫入其中即可。有關(guān)PLC的編程請參閱ROCKWELL公司的《PLC5指令配料系統(tǒng)與使用說明》。 | |
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