楊鍵(天津渤化石化有限公司,天津 300452)

西門子PLC控制系統(tǒng)輪巡功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊鍵(天津渤化石化有限公司,天津 300452)

本文提出采用一種基于MODBUS RTU（RS485）通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)西門子PLC系統(tǒng)作為master實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)slave站的通訊應(yīng)用，介紹了西門子PLC作為master的組態(tài)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

MODBUS；PLC；通訊

在目前的工業(yè)控制領(lǐng)域，對(duì)同一廠區(qū)的不同控制系統(tǒng)之間要求遠(yuǎn)程監(jiān)控控制的需求不斷加大。通過利用MODBUS RTU Master/Slave協(xié)議，實(shí)現(xiàn)主站PLC對(duì)多從站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，保證了可靠有效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞和控制效果。

1 MODBUS RTU（RS485）通訊協(xié)議

1.1 MODBUS通訊協(xié)議

Modbus協(xié)議是使用了一個(gè)可以使網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)控制器能夠識(shí)別的消息結(jié)構(gòu)。各個(gè)控制器之間通過識(shí)別消息，來完成需要的動(dòng)作。Modbus協(xié)議可以將不同生產(chǎn)廠商的設(shè)備連接到一起形成控制網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行監(jiān)控控制。在中國，Modbus已經(jīng)成為國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19582-2008。Modbus網(wǎng)絡(luò)要求只可以有一個(gè)mas?ter，網(wǎng)絡(luò)上所有的消息都由它發(fā)出。每條網(wǎng)絡(luò)最大有247個(gè)slave控制器。

1.2 Modbus傳輸模式

Modbus協(xié)議有ASCII或RTU兩種傳輸模式。本文采用RTU模式。用RTU模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是8位二進(jìn)制字符且報(bào)文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送。

1.2.1 主機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)文格式

如表1所示。(功能碼以03為例)

表1 主機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)文格式表

1.2.2 從站響應(yīng)讀數(shù)命令報(bào)文格式

如表2所示。(功能碼以03為例)

表2 從站響應(yīng)讀數(shù)命令報(bào)文格式表

2 系統(tǒng)組態(tài)過程

2.1 西門子PLC功能塊

2.1.1 DB塊構(gòu)建

我們以S7組態(tài)環(huán)境為例，因?yàn)镸odbus協(xié)議通訊報(bào)文8位二進(jìn)制字符固定格式，所以我們要先構(gòu)建第一個(gè)DB塊，起名以DB1為例，用來完成master站發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文信息的收集。這個(gè)DB塊中需要定義一個(gè)字節(jié)的slave站地址（byte類型）、一個(gè)字節(jié)的功能碼（byte類型）、兩個(gè)字節(jié)的起始地址（word類型）、和兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)長度（word類型）。然后，我們構(gòu)建第二個(gè)DB塊，起名DB2為例，這個(gè)DB塊主要用來接收slave站的回復(fù)數(shù)據(jù)。

2.1.2 FB7,FB8功能塊

PLC控制器要完成發(fā)送與接受功能，需要西門子功能塊庫中的FB7接收功能塊與FB8發(fā)送功能塊。而將它們使用的時(shí)候會(huì)自動(dòng)生成背景DB塊，為了方便使用將DB命名為相應(yīng)的DB7與DB8。

2.1.3 FC功能塊

FC功能塊完成輪巡程序的寫入，最后將FC塊在OB1或OB35中調(diào)用即可完成輪巡。

2.2 輪巡程序

a.將第一個(gè)slave站地址，功能碼、起始地址、數(shù)據(jù)長度分別寫入DB1的對(duì)應(yīng)地址。

b.將第一個(gè)slave站接收DB塊的號(hào)碼（本文為2）寫入DB7的DBW4，將接收起始地址寫入DB7的DBW6。

c.重復(fù)前2步操作完成剩余slave站。

d.為每個(gè)slave站程序設(shè)置入口條件，條件滿足啟動(dòng)，不滿足等待。

e.設(shè)置FB7的LADDR管腳為CP341卡件的地址，啟動(dòng)條件為對(duì)應(yīng)的slave站的條件。設(shè)置FB8的LADDR管腳為CP341卡件的地址，DB_NO管腳填入1，DBB_NO管腳填入0，SF管腳填入'S',LEN管腳填入6,R_TYP管腳填入'X',REQ管腳為對(duì)應(yīng)的slave站啟動(dòng)條件。

2.3 CP341卡件設(shè)置

在CP341中設(shè)置modbus master類型、波特率、停止位、奇偶效驗(yàn)位等參數(shù)后load。

3 結(jié)語

Modbus RTU通訊是現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)或幾個(gè)不同控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊的一個(gè)簡單例證，成功的解決了西門子PLC和第三方的通訊問題，節(jié)省了因標(biāo)準(zhǔn)儀表信號(hào)布線所需的大量電纜，并且可靠性得到了大幅度提高，是我們今后現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集通訊值得借鑒的一個(gè)典型代表。

[1]潘洪躍.基于Modbus協(xié)議通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).計(jì)量技術(shù), 2002,(4).

[2]封亞斌.采用串口通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)Modbus數(shù)據(jù)通信.自動(dòng)化儀表,2004,25(10):56-58.

[3]吉順平.西門子PLC與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.

[4]王海波.基于CP341的Modbus RTU通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).工礦自動(dòng)化,2009,8:89-91.

[5]西門子技術(shù)手冊(cè).CP340_CP341_CP440_CP441通訊及編程.2010:37-44.