现场总线技术及其应用 第4版 课件 第4、5章 CC-Link总线及其应用、Modbus总线及其应用

《现场总线技术及其应用》(第3版）2第4章CC-Link总线及其应用一、CC-Link现场总线概述二、CC-Link总线网络的配置三、

主站模块的认识四、创建主站程序五、FX3U-16CCL-M模块的应用

CC-Link是Control&CommunicationLink（控制与通信链路系统）的简称，可以同时高速处理控制和信息数据，是三菱电机于1996年推出的开放式现场总线，也是唯一起源于亚洲地区的总线系统。一、CC-Link现场总线概述1）组态简单

只需使用通用的PLC编程软件在主站程序中进行简单的参数设置，或者在具有组态功能的编程软件配置菜单中设置相应的参数。

2）接线简单

系统接线时，仅需使用3芯双绞线与设备的两根通信线DA、DB和接地线DG的接线端子对应连接，另外接好屏蔽线SLD和终端电阻即可完成一般系统的接线。1.总线特点3）设置简单

系统需要对每一个站的站号、传输速度及相关信息进行设置；通过接口模块上相应的开关就可进行相关内容的设置，操作方便直观。4）维护简单、运行可靠

由于接线、设置简单直观，含有丰富的RAS功能，使得CC-Link系统的维护更加方便，运行可靠性更高；其监视和自检测功能使CC-Link系统的维护和故障后恢复系统也变得方便和简单。1.总线特点

CC-Link的底层通讯协议遵循RS485，采用的是主从通讯方式，一个CC-Link系统必须有一个主站而且也只能有一个主站，主站负责控制整个网络的运行。但是为了防止主站出现故障而导致整个系统的瘫痪，CC-Link可以设置备用主站，当主站出故障时，系统可以自动切换到备用主站。3.通信协议和方式

CC-Link提供循环传输和瞬时传输两种通信方式。

CC-Link主要采用循环传输的方式进行通讯，即主站按照从站站号依次轮询从站，从站再给予响应，因而无论是主站访问从站还是从站响应主站，都是按照站号进行的，从而可以避免通讯冲突造成的系统瘫痪。对于整个网络而言，循环传输每次链接扫描的最大容量是2048位和512字，在循环传输数据量不够的情况下，CC-Link还能提供瞬时传输功能，将960字节的数据，用专用指令传送给智能设备站或本地站，并且瞬时传输不影响循环传输的进行。二、CC-Link总线网络的配置1.FX3UPLC最大连接的配置CC-Link主站模块FX3U-16CCL-M是特殊扩展模块，它将与之相连的FX3G/FX3U系列PLC作为CC-Link的主站，主站在整个网络中是控制数据链接系统的站。

FX3U-64CCL是将FX3G/FX3U系列PLC连入CC-Link网络的接口模块，将与之连接的PLC作为智能设备站，形成简单的分散系统。二、CC-Link总线网络的配置1.FX3UPLC最大连接的配置示例FX3UPLC最大连接的配置示例

FX3U-80MPLC基本单元有80个点、主站模块占用8个点、每个远程I/O站占用32个点，则PLC、主站模块及远程I/O站所占有的总点数为：80+8+32×8=344个，剩余输入输出点数为（384-344）=40点，因此本系统还可扩展40点的输入输出模块或特殊扩展模块；系统最多连接的远程设备站+智能设备站的总数为8站，符合约束条件4）。因此系统配置符合基本要求。可见，如果是远程设备站和智能设备站，可以在不考虑远程I/O点的数量情况下最多连接8个站。1.FX3UPLC最大连接的配置

在传输线路两端的站上还需要连接终端电阻，以防止线路终端的信号反射。CC-LINK提供了110欧姆和130欧姆两种终端电阻，当使用CC-LINK专用电缆时，终端站选用110欧姆电阻，当使用CC-LINK专用高性能电缆时，终端站选用130欧姆电阻。二、CC-Link总线网络的配置2.几个概念1)本地站

设备本身有CPU并且可以与主站和其它本地站通信，没有控制网络参数的功能。2)远程站

包括远程I/O站和远程设备站。远程I/O站只处理开关量信息；远程设备站可以处理位信息、也可以处理字信息。能进行循环传送但不能进行瞬时传送。3)智能站

可以处理位数据和字数据，也可以处理信息数据（非刷新数据，用于传送大容量的数据），可实现瞬时传送。3.传输速率与传输距离的对应关系

三、主站模块(FX3U-16CCL-M)的认识1.主站模块结构

2.主站模块工作指示灯

3.主站模块接线端子

4.远程输入（RX)对应地址

5.远程输出（RY)对应地址四、创建主站程序1.流程图四、创建主站程序1.流程图1）初始化程序

其功能是将需要设定的通信参数预先写入EEPROM内的参数存储区域中，这些参数包括与主站连接的模块数量、通信出错时进行重新连接的次数、自动返回的模块数量等，启动数据链接，如果数据链接正常，就可以实现主从站之间的正常通信。如果是Q系列PLC网络，只需在编程软件的配置菜单中设置相应的参数即可。2）运行程序

是正常的通信程序和动作控制程序的综合。1.流程图3）缓冲存储器与EEPROM的关系

数据链接是通过使用存储在内部存储器中的参数信息来执行的，当主模块的电源关闭时，参数信息就会被擦除。

缓冲存储器是一个临时的存储空间，暂时存放将要写到EEPROM或者是内部存储器的一些参数信息。

存储在EEPROM中的参数信息可以被保存下来。将系统每次启动都需要装载的通信参数事先记录到EEPROM中，以取消在每一次主站启动时往缓冲存储器里面写入的一些必要参数。如果TO指令使BFM#AHb10设为ON，则参数被放入EEPROM中。四、创建主站程序2.读/写指令介绍FROM是FX系列的读特殊功能模块指令，TO是写特殊功能模块指令。ml为特殊功能模块的编号，ml=0～7；m2为该特殊功能模块中缓冲寄存器(BFM)的编号，m2=0～32767；n是待传送数据的字数，n=l～32（16位操作）或l～16（32位操作）当图中X0为ON时，将0#特殊功能模块内BFM#17、BFM#18两个缓冲寄存器的数据，读入PLC的D4、D5中。四、创建主站程序2.指令介绍当X1为ON时，将PLC中D0的数据写到1#特殊功能模块BFM#12缓冲寄存器中。四、创建主站程序3.程序设计要点1）主从站之间的数据通信四、创建主站程序3.程序设计要点2）通信指令FROM/TO

远程I/O站中X的输入状态会在每次链接扫描时自动保存到主站中的缓冲寄存器“远程输入（RX）”中去；PLC使用FROM指令来接收保存在缓冲寄存器“远程输入（RX）”中的输入状态。

PLC使用TO指令，把要传送给远程I/O站的ON/OFF信息写入到主站的缓冲存储器的“远程输出(RY)”中去；在主站中，缓冲存储器的“远程输出(RY)”的输出状态会在每次链接扫描时自动传送到远程I/O站的输出（Y）中去。四、创建主站程序3.程序设计要点3）初始化程序解读

参数设置—刷新—用缓冲区内参数进行数据链接—写参数EEPROM—刷新—用EEPROM内参数进行数据链接。

BFM#AH各位的含义BFM#AH各位的含义五、FX3U-16CCL-M模块的应用控制要求

某一控制系统由两个站组成，站地址分别为0号和1号。0号站为PLC主站；1号站为远程I/O模块。系统控制要求如下：①当PLC中的X0为ON时，1号I/O站中的Y8为ON；②当1号I/O站中的X0为ON时，PLC的Y0为ON；③当1号I/O站中的X1为ON时，1号I/O站中的Y9为ON。五、FX3U-16CCL-M模块的应用2)系统配置与参数设置

五、FX3U-16CCL-M模块的应用五、FX3U-16CCL-M模块的应用五、FX3U-16CCL-M模块的应用3)主从站之间的通信

五、FX3U-16CCL-M模块的应用程序设计---控制功能设计

5)系统调试与运行

主站X0=1，则远程I/O的Y8=15)系统调试与运行

远程I/O站X0=1，则PLC站的Y0=15)系统调试与运行

远程I/O站X1=1，则远程I/O站的Y9=1思考与练习CC-Link采用什么通信协议？提供了哪两种通信方式？为什么要在网络的终端站连接终端电阻，如何选择终端电阻？什么是智能站？什么是远程站？什么是本地站？试阐述主站模块缓冲存储器所起的作用。阐述CC-Link现场总线中，PLC、主站缓冲存储器和远程I/O站之间的关系。主站模块中BFM#AHb0的作用是什么？画出主单元、FX3U-64CCL模块和远程I/O单元之间的接线图。《现场总线技术及其应用》(第3版）41第5章Modbus总线及其应用一、Modbus协议概述二、ModbusRTU通信三、S7-200PLC之间的ModbusRTU通信四、FX3UPLC与智能仪表的ModbusRTU通信

Modbus是Modicon公司于1979年开发的一种通用串行通信协议，是国际上第一个真正用于工业控制的现场总线协议。由于其功能完善且使用简单、数据易于处理，因而在各种智能设备中被广泛采用，得到了诸如GE、SIEMENS等大公司的应用，并把它作为一种标准的通信接口提供给用户。一、Modbus总线概述1）定义通讯数据单元Modbus协议是一种应用层报文传输协议（OSI模型第七层），它定义了一个与通信层无关的协议数据单元（ProtocolDataUnit，PDU），PDU=（功能码+数据域）。2）对物理端口不做具体要求

Modbus协议只定义了通讯消息的结构，对物理端口没有作具体规定，支持RS232、RS422、RS485和以太网接口，可以作为各种智能设备、仪表之间的通讯标准。1.协议特点

Modbus分为串口协议和网口协议，可用于不同的总线或网络。对应于不同的总线或网络，Modbus协议引入一些附加域映射成应用数据单元（ApplicationDataUnit，ADU），ADU=（附加域+PDU），包括RTU、ASCII和TCP三种报文类型。

2.总线分类Modbus的数据通信采用主/从方式。网络中只有一个主设备，通信采用查询-回应的方式进行，主设备初始化系统通信设置，并向从设备发送消息，从设备正确接收消息后响应主设备的查询或根据主设备的消息作出响应的动作。3.通信方式

主设备初始化系统通信设置，并向从设备发送消息，从设备正确接收消息后响应主设备的查询或根据主设备的消息作出响应的动作。3.通信方式功能代码表示被选中的从设备要执行何种功能，例如指定的从设备地址为1，功能码为03，则含义是要求读取1#从站的多个寄存器值并返回它们的内容。数据段包括了从设备要执行功能的任何附加消息，例如从哪个寄存器地址开始读数据、要读的寄存器数量是多少个。3.通信方式3）错误检测域为从设备提供了一种

验证消息内容是否正确的方法。二、ModbusRTU通信Modbus在串行链路上的信息帧结构如图，为了与从设备进行通讯，主设备会发送一段包含设备地址、功能代码、数据段、错误检查的信息。二、ModbusRTU通信1．地址域：信息帧的第一个字节是设备地址码，这个字节表明由用户设置地址的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合地址码的从机才能响应回送；当从机回送信息时，相应的地址码表明该信息来自于何处。设备地址是一个从0～247的数字，发送给地址0的讯息可以被所有从机接收到。二、ModbusRTU通信2．功能码：定义了从设备应该执行的命令，有些功能代码还拥有子功能代码。主机请求发送，通过功码告诉从机执行什么动作；作为从机响应，从机发送的功能码与从主机得到的功能码一样，并表明从机已响应主机进行操作。二、ModbusRTU通信功能码二、ModbusRTU通信3．数据：数据区包含需要从机执行什么动作或由从机采集的返送信息，这些信息可以是数值、参考地址等；对于不同的从机，地址和数据信息都不相同。例如，功能码告诉从机读取寄存器的值，则数据区必需包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。二、ModbusRTU通信4．差错校验：RTU模式采用循环冗余校验码（CRC），该校验方式包含两个字节的错误检测码，由传输设备计算后加入到消息中，接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，表明有错误。三、S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

1．Modbus协议的安装Modbus协议包含在S7-200PLC的编程软件STEP7-Micro/WIN指令库（Libraries）中。当STEP7-Micro/WIN安装了指令库以后，通过指令库可以打开相应的通信编程指令。三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

2．西门子Modbus协议库常用功能码装三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

3．注意事项1）使用Modbus指令库前，必须将其安装到STEP7-Micro/WINV3.2或以上版本的软件中。2）S7-200PLC的CPU版本必须为2.00或者2.01（即订货号为6ES721*－***23-0BA*），1.22版本之前（包括1.22版本）的CPU不支持Modbus指令库。3）如果CPU端口被设为Modbus通信时，该端口就无法用于其它任何用途，包括用STEP7-Micro/WIN软件下载程序。三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

4．主站寻址所有Modbus地址都是从地址1开始编号。三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

4．从站寻址所有Modbus地址都是从地址1开始编号。三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

5．硬件连接三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

6．主站侧指令MBUS_CTRL指令用于初始化主站通信，可初始化、监视或禁用Modbus通讯。三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

6．主站侧指令MBUS_MSG指令用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

7．从站侧指令三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

7．从站侧指令三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

8．程序编写1）控制要求

两台型号为S7-200CPU226CN的PLC进行Modbus通信，其中一台作为Modbus通信主站，另一台作为Modbus通信从站。当主站I0.1为ON时，主站给从站发送信息，并使从站的输出Q0.0～Q0.7随主站﹠VB1000的值变化。三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

8．程序编写2）主程序编写三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

8．程序编写3）从站程序编写三、实现S7-200PLC之间的ModbusRTU通信

8．程序编写4）注意事项

利用主从站指令库编程前首先应为其分配存储区，否则Step7-Micro/Win编译时会报错。

1.控制要求

四、

FX3UPLC与智能仪表的ModbusRTU通信

采用MODBUSRTU通信方式，实现PLC实时读取两台智能仪表检测的现场环境温度和湿度值。

2.系统结构四、

FX3UPLC与智能仪表的ModbusRTU通信

3.智能仪表介绍四、

FX3UPLC与智能仪表的ModbusRTU通信1）通讯协议

采用MODBUSRTU通讯方式，波特率为1200、2400、4800、9600四档可调，数据格式为1个起始位、8个数据位、1个停止位、无校验位，可进行单字（双字节）读写通信。2）主要参数对应通信地址温、湿度测量值的参数首地址：1001H（十进制：4097）主控输出状态的参数首地址：1101H（十进制：4353）报警输出状态的参数首地址：1200H（十进制：4608）

3.智能仪表介绍四、

FX3UPLC与智能仪表的ModbusRTU通信

智能仪表通信参数设置主要有通讯波特率（BAND）、从站地址（ADDR）。例如本项目设置通讯波特率为9600bps，智能温度仪从站地址为1，智能湿度仪从站地址为2。

4.FX3U系列PLC通信参数设置四、

FX3UPLC与智能仪表的ModbusRTU通信

通信格式可在D8400或D8420中进行设定；使用通信端口（通道1）时设定D8400，使用通信端口（通道2）时设定D8420；例如D8420通信格式如图。

4.FX3U系列PLC通信参数设置四、

FX3UPLC与智能仪表的ModbusRTU通信

本例中，智能仪表（从站1,2）采用数据格式为：8个数据位、1个停止位、无校验位，波特率设为9600kbps，且为RS-485通信。由于同一网络需要保持数据格式一致，因此PLC侧按照上表内容含义，将D8420设置为H1081（二进制数0001,0000,1000,0001）。1）b0=1，8个数据位；2）（b2，b1）=（0,0），无校验；3）b3=0，停止位1位；4）（b7，b6，b5，b4）=（1,0,0,0），将波特率设为9600kbps；5）b12=1，设定PLC为RS-485通讯。

4.FX3U系列PLC通信参数设置四、

FX3UPLC与智能仪表的ModbusRTU通信

FX3U系列PLC的MODBUS通信协议可在D8401或D8421中进行设定。使用通道1时设定D8401，使用通道2时设定D8421；例如通道2参数设置如图。

4.FX3U