摘 要：MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是目前工控領(lǐng)域較為先進(jìn)的控制技術(shù)，著重介紹對(duì)滾塑設(shè)備進(jìn)行MODBUS RTU現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的改造中的幾個(gè)問(wèn)題，首先是該控制系統(tǒng)的硬件選型問(wèn)題，其次是PLC、變頻器、工控機(jī)的硬件組態(tài)問(wèn)題，再次是利用相關(guān)軟件完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的組態(tài)問(wèn)題。在對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)的任何參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)，只需在上位機(jī)上設(shè)置就可實(shí)現(xiàn)，不需在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其他任何元件做出調(diào)整，同時(shí)做到對(duì)整個(gè)滾塑生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：滾塑設(shè)備；MODBUS RTU；現(xiàn)場(chǎng)總線；PLC 組態(tài)

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004373X(2008)1810702

Systematic Condition of the Controlling Apparatus of Rolling Plastic

Equipment Based on MODBUS RTU

ZHAO Shuangyi，LIU Chengzhu，LIAN Ying，REN Jianke

(Xingtai University，Xingtai，054001，China)

Abstract：MODBUS field bus is a more developed controlling technique in the field of engineering controlling at present.This thesis mainly introduces several problems in the process of reforming the controlling technique of MODBUS RTU field bus of rolling plastic equipment.At first，the author introduces the hardware selection of the controlling system，then，the systematic condition of PLC，frequency converter and engineering controlling apparatus，at last，utilizing relative software to complete the systematic condition of the whole system.The correction of any variables of the working system can be all accomplished by a simple installment on the main computer with no need of adjusting any component on the spot and at mean time supervising the whole process of rolling plastic production.

Keywords：rolling plastic equipment;MODBUS RTU;field bus;PLC systematic condition

現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的可以在數(shù)字化控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行通信的控制系統(tǒng)，它是一種通信協(xié)議。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備之間可以通信。MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線可以分為2種模式：MODBUS ASCⅡ和MODBUS RTU。本控制系統(tǒng)采用MODBUS RTU協(xié)議將工控機(jī)、PLC、變頻器組成一個(gè)數(shù)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滾塑設(shè)備的智能化控制。本控制系統(tǒng)以PLC的控制核心，利用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中的時(shí)間及變頻器的運(yùn)行頻率等諸多參數(shù)做出實(shí)時(shí)的監(jiān)控、修改和記錄。

1 基于MODBUS RTU協(xié)議的滾塑設(shè)備控制系統(tǒng)主程序流程及控制系統(tǒng)元件選型

1.1 系統(tǒng)主程序流程

本系統(tǒng)采用順序的控制方式，主要由主程序模塊、通信程序模塊、定時(shí)程序模塊、運(yùn)算模塊等組成。使用CXP軟件編寫執(zhí)行程序，用PROTOCOL軟件設(shè)計(jì)通信程序。系統(tǒng)主程序流程由圖1所示。

1.2 控制系統(tǒng)的硬件選型

根據(jù)系統(tǒng)主程序流程、控制要求和對(duì)數(shù)字化設(shè)備的市場(chǎng)調(diào)研，控制系統(tǒng)的硬件選型如下：

(1) 慮到系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性，PLC選用歐姆龍CJ1M模塊化主機(jī)：

CPU 12；3個(gè)32點(diǎn)的高密度輸入單元CJ1WID231；4個(gè)16點(diǎn)的輸入單元CJ1WOC21；1個(gè)帶RS 485通信口的通信模塊SCU41；1個(gè)220 V電源模塊CJ1WPA205；端蓋(終端電阻)采用CJ1WTER01。

(2) 變頻器選用歐姆龍帶有RS 485(網(wǎng)線插口)的3D3MZ系列。

(3) 工控機(jī)選用研華系列產(chǎn)品，配置如下：

CPU P4;內(nèi)存 512 MB;硬盤 80 GB;顯示器 NEC17寸液晶。

(4) 組態(tài)軟件采用北京世紀(jì)長(zhǎng)秋的世紀(jì)星組態(tài)軟件，加256點(diǎn)硬件加密狗。

2 控制系統(tǒng)的組態(tài)

2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 PLC的組態(tài)

2.2.1 PLC的組成

各模塊自帶模塊間的擴(kuò)展機(jī)座，除CPU和電源模塊外其他模塊位置可以顛倒，但考慮到PLC的通信問(wèn)題及歐姆龍系列產(chǎn)品的特性，將通信模塊置于CPU之后。PIC組成如圖3所示。

2.2.2 軟件設(shè)置

利用歐姆龍編程軟件對(duì)CPU塊和PLC與上位機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)類型定義(見(jiàn)圖4)，各模塊進(jìn)行定義設(shè)置(見(jiàn)圖5)。

2.3 通信模塊SCU41設(shè)置

將通信模塊的單元地址設(shè)置為０(默認(rèn))，使用標(biāo)準(zhǔn)的RS 485(Part1)通信端口。利用歐姆龍公司提供的Protocol軟件對(duì)SCU41設(shè)置通信格式：

數(shù)據(jù)格式：

數(shù)據(jù)位停止位 校驗(yàn)錯(cuò)誤校驗(yàn)方式81偶CRC16循環(huán)冗余碼

2.4 變頻器本體設(shè)置

正反轉(zhuǎn)由外部端子輸入有效；

頻率信號(hào)設(shè)為來(lái)自RS 485的信號(hào)有效，通過(guò)上位機(jī)可以修改變頻器的頻率，以達(dá)到修改電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的；11臺(tái)變頻器分別設(shè)為1~11號(hào)從站。

變頻器支持的MODBUS RTU消息幀格式：

3 組態(tài)軟件的設(shè)置

上位機(jī)與PLC之間的通信(世紀(jì)星組態(tài)軟件)設(shè)置如圖6所示。

該控制系統(tǒng)采用的是工控領(lǐng)域較為先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，各數(shù)字元件之間的通信均兼容MOUDBUS通信協(xié)議。上位機(jī)利用世紀(jì)星組態(tài)軟件，全中文的操作界面，讓操作者更直觀的監(jiān)控整個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程，使操作方便化。該控制系統(tǒng)的投入低，而且運(yùn)行可靠，將此控制系統(tǒng)應(yīng)用到舊設(shè)備的改造上既可以節(jié)省購(gòu)置新設(shè)備的費(fèi)用，又能提高設(shè)備的智能化程度，符合我國(guó)的國(guó)情。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］程周.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用(歐姆龍機(jī)型)\\.2版.北京：電子工業(yè)出版社，2006.

［2］陳在平.可編程序控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計(jì)\\.北京：電子工業(yè)出版社，2007.

［3］劉洪濤.PLC 應(yīng)用開(kāi)發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐\\.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［4］陳建明.控制與 PLC 應(yīng)用\\.北京:電子工業(yè)出版社，2006.

［5］蔡崧.傳感器與PLC編程技術(shù)基礎(chǔ)\\.北京:電子工業(yè)出版社，2005.

［6］許洪華.場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)\\.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［7］雷霖.現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)\\.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

［8］林理明.數(shù)字通信技術(shù)\\.3版.北京:勞動(dòng)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介 趙雙義 男，1962年出生，副教授。主要從事自動(dòng)化教學(xué)及自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。