摘 要：Modbus協(xié)議是一種已廣泛應(yīng)用于當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的通用通訊協(xié)議。ModbusTCP/IP則是運(yùn)行在TCP/IP上的Modbus報(bào)文傳輸協(xié)議。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間，或控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）可以和其它設(shè)備之間進(jìn)行通信。ModbusTCP/IP協(xié)議已經(jīng)成為一通用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)，有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。文章以公司老污水處理控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目的實(shí)施來(lái)介紹Modbus TCP/IP通訊在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Modbus TCP；污水處理；控制系統(tǒng)改造

1 老污水處理控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目的實(shí)施背景

公司老污水處理系統(tǒng)由于前期污水處理量較小，采用的是施耐德Quantum系列PLC，通過(guò)Modbus通訊線與觸摸屏連接，自動(dòng)化程度較低，生產(chǎn)崗位人員通過(guò)在觸摸屏上設(shè)置修改參數(shù)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大。隨著公司后續(xù)項(xiàng)目的投產(chǎn)，污水處理量增大，公司配套增加了一套新污水處理系統(tǒng)，新系統(tǒng)配備了上位機(jī)，采用西門(mén)子S7-300系列PLC和WINCC7.0上位機(jī)軟件，自動(dòng)化程度高，使生產(chǎn)操作方便、快捷，有效降低了生產(chǎn)崗位人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于新老系統(tǒng)相互獨(dú)立，即使在老污水系統(tǒng)需要控制的設(shè)備較少情況下，每班仍需派專人操作，造成生產(chǎn)崗位人員匱乏，為解決這一問(wèn)題我們對(duì)老污水處理系統(tǒng)進(jìn)行了改造。通過(guò)采用ModbusTCP/IP通訊協(xié)議，將老污水處理系統(tǒng)中需要遠(yuǎn)程控制設(shè)備的PLC點(diǎn)采集到新污水PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并在新污水處理控制系統(tǒng)中編寫(xiě)相應(yīng)程序以達(dá)到在新污水系統(tǒng)上位機(jī)上控制老污水處理系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的目的。

2 老污水處理控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目的具體實(shí)施過(guò)程

為了實(shí)現(xiàn)老污水系統(tǒng)施耐德PLC中的模擬量和開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)在新污水系統(tǒng)WINCC7.0畫(huà)面中顯示和控制，本改造項(xiàng)目采用Modbus TCP/IP通訊協(xié)議，使WINCC7.0與施耐德Quantum PLC直接通訊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1：

2.1 硬件及網(wǎng)絡(luò)配置

為實(shí)現(xiàn)上述功能，在施耐德PLC控制柜處增加了一個(gè)交換機(jī)，通過(guò)敷設(shè)光纜將兩套系統(tǒng)連接起來(lái)。再通過(guò)編程軟件在程序中創(chuàng)建新網(wǎng)絡(luò)，配置IP地址及網(wǎng)絡(luò)類型，在硬件配置中為CPU上的以太網(wǎng)口分配網(wǎng)絡(luò)。

2.2 Wincc組態(tài)連接

網(wǎng)絡(luò)配置好后打開(kāi)Wincc7.0上位軟件，在Wincc7.0上位軟件中右鍵“變量管理”選擇“打開(kāi)”，右鍵“Modbus TCP/IP”選擇“新建連接”，為新建的連接命名，并右鍵“連接參數(shù)”，設(shè)置連接屬性：配置好CPU類型、服務(wù)器以太網(wǎng)IP地址、端口號(hào)（設(shè)置為Modbus TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)的502端口）及遠(yuǎn)程從站的地址（在局域網(wǎng)時(shí)，服務(wù)器端IP地址和客戶端IP地址需要在同一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)。即：要求點(diǎn)分四段IP表示法的前三段地址要相同）。

2.3 創(chuàng)建變量

“Modbus TCP/IP”通訊支持以下數(shù)據(jù)類型：二進(jìn)制變量、有符號(hào)16位數(shù)、無(wú)符號(hào)16位數(shù)、有符號(hào)32位數(shù)、無(wú)符號(hào)32位數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)32位IEEE754、文本變量8位字符集、文本變量16位字符集。

在之前創(chuàng)建的新建連接下創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)功能所需要的變量，施耐德Quantum PLC寄存器編址從1開(kāi)始，與Modbus地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：%m對(duì)應(yīng)0X，%i對(duì)應(yīng)1X，%iw對(duì)應(yīng)3x，%mw對(duì)應(yīng)4x。例如：%m1對(duì)應(yīng)000001，%i1對(duì)應(yīng)100001，%iw1對(duì)應(yīng)300001，%mw1對(duì)應(yīng)400001。

2.4 編程及流程圖繪制

上述步驟完成以后，即在S7-300編程軟件中根據(jù)原控制邏輯編寫(xiě)相應(yīng)的控制程序，并通過(guò)Wincc7.0繪制相應(yīng)的流程圖，最終實(shí)現(xiàn)老污水系統(tǒng)設(shè)備在新污水系統(tǒng)中的控制。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)Modbus TCP/IP通訊，實(shí)現(xiàn)了老污水系統(tǒng)設(shè)備在新污水系統(tǒng)中的控制，使新老系統(tǒng)集成在一個(gè)上位軟件畫(huà)面上，查看流程更加完整、直觀，操作更加方便、快捷。有效解決了生產(chǎn)崗位人員匱乏的問(wèn)題，同時(shí)減輕了操作人員日常工作量，提高了操作人員的工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]Wincc V7.2 Modbus TCP 通訊[Z].

[2]Siemens S7 300 PLC用戶使用手冊(cè)[Z].

[3]廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008，6.