590+的通信控制-Modbus

1 Euro590 直流调速器通讯控制直流调速器通讯控制 Modbus总线控制总线控制 一 一 590 Modbus 通讯控制概述 目前在塑料机械 电工机械的设备控制系统中 普遍使用英国EUROTHERM 公司 欧陆590 直流驱动器作为直流电机的驱动 该直流驱动器具有较高的性能价 格比 常规的控制方式通常采用可编程序控制器和可编程序控制器的 A D D A I O模块对590 直流驱动器进行控制 当590 直流驱动器的数量较多 时 需要增加大量的互联线和PLC模块 既增加成本 也增加接线的工作量 随 着通讯技术应用越来越广泛 590 直流驱动器也内置3种基于RS422 485方式的通 讯协议 ASCII Binary Modbus 与传统的控制方式相比较 通讯控制有以下几个 方面主要优点 1 使590 直流驱动器的控制线路简单化 由于大多数工业总线的物理层均为RS422 485连接方式 这样可编程序控制器 PLC至590 直流驱动器的控制线路可采用最简单的屏蔽双绞线连接方法 与传统 的端子控制模式相比较 不仅可以节省联接线缆的费用 同时也可以最大限度地 避免人工接线过程中出现的失误 2 590 直流驱动器与可编程序控制器 PLC之间直接进行数字交换 由于可编程序控制器和590 直流驱动器均为数字控制器 采用通讯控制方式 可以实现两者之间的直接数字交换 与传统的I O控制方式相比较 不仅可以节约 可编程序控制器A D D A 数字量I O模块的费用 同时 控制精度也能够得到最 大限度的提高 例如 对590 直流驱动器采用传统的模拟量控制和反馈时 其静态控制精度 为0 1 如采用通讯控制和数字反馈时 其静态控制精度可达到0 01 来自 Euro590 用户手册 3 多台 590 直流驱动器的远程集中监控 随着设备的自动化要求的不断提高 远程集中监视 控制已经成为控制系统中 不可或缺的组成部分 采用传统的I O控制方式费时费力 而采用通讯控制方式则 可轻易实现 采用通讯控制方案 可以通过可编程序控制器对多台远程590 直流驱动器实 现控制 590 直流驱动器参数的设置和调整 590 直流驱动器实际运行值的监视和控制 590 直流驱动器的故障诊断和管理 2 4 590 直流驱动器通讯控制模式可以简单地分为低速和高速两大类 低速通讯是指采用标准的串行连接方式 其数据传输率最大为19 2Kbit s 针 对590 直流驱动器而言 支持标准串行通讯的协议有Modbus ASCII字符 Binary 高速通讯是指采用数据传输率较高的工业网络 对于590 直流驱动器可采用 如Ethernet Modbus Plus CAN Open Profibus DP Lonworks DeviceNet等 方式 低速通讯和高速通讯的选择一般应综合以下几方面因素 从站的数目 交换数据的数量 响应时间 通讯距离 价格等 低速串行总线一般仅包含网络概念的OSI Open System Interconnection 模型 中的协议层以下的信息 用户在对驱动器进行通讯控制时需要编写相应的通讯程 序 同时由于传输速率较低 在响应时间要求较高的场合有一定的局限性 但串 行总线一般是可编程序控制器和调速控制器的基本配置 无需增加额外成本 在 价格上有明显的优势 高速工业网络一般均包含了OSI模型中的最高层 应用层 即在网络应用中预 先设定了某些必要信息 这些信息将由网络系统自动进行交换 同时将交换后的 数据映像在可编程序控制器的相应内存中 也就是说 在采用高速工业总线对调 速控制器进行控制时 用户无需编写通讯程序 只需对相应内存进行读写操作 即可实现对调速控制器的高速通讯控制 但高速工业网络需要专用的通讯网卡及 附件 线缆 接头等 成本较高 本文介绍采用 Modbus 通讯协议的通讯控制技术 这种通讯方式比采用标准 ASCII 方式编程更简单 通讯更加可靠 下面以 590 直流驱动器 Modbus 总线通讯控制为例 简单介绍了 Modicon TSX Micro PLC 的编程方法 二 二 590 直流驱动器的通讯控制参数的设置和 Modbus 总线的联接 1 菜单MMI Menu Map 类型选择 TEC OPTION 类型TEC OPTION TYPE RS485 类型选择 TEC OPTION 协议PROTOOL MODBUS RTU 2 类型选择 TEC OPTION 波特率 BAUD RATE 组号 GROUP ID 地址号 UNIT ID 等需根据 PLC 和设备的要求选择 3 3 Modbus 协议 590 直流驱动器接口 MODBUS 协议是美国 Modicon 公司发明的一种基于设备之间通讯的协议 MODBUS 协议将通信参与者规定为 主站 MASTER 和 从站 SLAVE 主 站可向从站发送通信请求 每个从站都有自己的地址编号 数量最多可达 247 个 它通过多达 24 种的总线命令实现主站和从站之间的信息交换 具有简单 高效 可靠 和容易实现等优点 从功能上看 它可以认为是一种现场总线 不同厂商 生产的设备控制器通过 Modbus 协议方式可以相互连成工业网络 进行整个系统 的集中监控 因而得到了广泛的应用 应众多设备制造商的要求 Modicon 公司 将该协议完全公开 成为了 事实上的工业标准 MODBUS 协议有 ASCII 和 RTU 远程终端单元 两种传输方式 在 ASCII 方式中 消息中的每个 8Bit 字节需 2 个 ASCII 字符 其优点是允许字符的传输间 隔达到 1 秒而不产生错误 在 RTU 方式 每个 8Bit 字节包含两个 4Bit 的十六进 制字符 其优点是 在同样的波特率下 可比 ASCII 方式传送更多的数据 但每 个消息必须以连续的流传输 约 95 的 Modbus 总线采用 RTU 方式 590 直流驱 动器采用 Mobus RTU 传输方式 Modbus 协议是一个完全开放的主从式异步串 行通讯协议 主站和从站之间允许多点连接 实现主站对一个或多个从站的通讯 主站对从站的访问方式有两种 查询方式 主站对一个从站进行对话并等待其应答 广播方式 主站对所有从站进行对话 不等待应答 在 Modbus 协议中 主站在信息交换中是主动的 即只有主站唯一对数据的交 换进行管理 从站只能在主站要求其应答时发送信息 从而避免了信息的冲突 同时 数据交换采用严格的检验方法 如 CRC Cyclical Redundancy Check 循 环冗余检验 以保证数据交换的正确性 例如 主站发送完访问指令后 在设定 时间 Time out 内等待从站的应答 并对回应的数据进行检验 如正确无误 则发 送下一条指令 当出现错误时 如检验不正确或从站无应答 主站将按设定的重试 次数重新发出指令 如果错误仍然存在 主站将报告相应的错误信息 590 直流驱动器采用 MODBUS 方式与可编程序控制器可以方便的实现多点 通信 采用带有 120 特性阻抗的屏蔽双绞线 确认在通讯电缆的两边都有终端匹 配电阻 120 并将屏蔽小心接地 从站数限制为 32 个以下 Modbus 协议规 定每个消息不超过 256 个字节 可编程序控制器PLC与590 直流驱动器连接 见下图 4 网络末端的590 直流驱动器的DIP选择开关 1 OFF 2 ON 其它的590 直流驱动器的DIP选择开关 1 2 OFF 三 三 590 直流控制器通讯控制 PLC 编程举例 施耐德电气公司的Modicon TSX Micro PLC是一种面向机器的中小型PLC 本 机最大可达256 I O点 具备强大的内存扩展和通讯扩展功能 其编程软件PL7 PRO4 2与中型PLC Premium兼容 不仅编程简单方便 同时具有中型PLC的强大 功能 如丰富的库函数和算术表达式编程等 在Micro PLC上实现Modbus主站有两种方式 1 通过编程软件直接将编程端口 Channel 0 设置为Modbus Master的通讯方 式 2 在通讯扩展插槽 Channel 1 内插入TSXSCP114 RS485 PCMCIA多协议 通讯卡 通过编程软件将该通讯卡设置为Modbus Master方式 注意 使用 TSXSCP114 RS485 PCMCIA多协议通讯卡最多联接8个从站 注意 采用第一种方式时 通讯口为非隔离的 当传输距离大于10米时应采 用总线隔离器 如 TSXPACC01 此外 Modbus通讯参数必须与变频器一致 在PLC的软件编程中 通过库函数中的通讯指令即可简单地实现对590 直流 控制器的内部通讯变量的访问 例如 以Tag方式Speed Feedback Tag 63 写Ramp Input Tag 5 通讯启停 READ VAR ADR m v i MW 62 1 MW10 1 MW100 4 MW100 X0 WRITE VAR ADR m v i MW 4 1 MW20 1 MW110 4 MW110 X0 5 读变量 将590 直流控制器Tag63中的数据读入PLC内部数据区 MW10中 MW100 4为4个字的通讯管理参数 MW100 X0为通讯启停标志位 写变量 将PLC内部数据区 MW20中的数据写入590 直流控制器Tag5中 其中 m 模块号 对Micro PLC为0 v 通道号 编程端口为0 通讯扩展口为1 i 从站地址 变频器设置