基于PLC的Modbus通信協(xié)議的實現(xiàn)

歡迎下載內(nèi)容僅供參考FX2NPLCDS18b20型數(shù)字溫度傳感器的STA-D溫度采集模塊以Modbus協(xié)議通信,并給出了相關(guān)程序。3C技術(shù)迅速發(fā)展,中,現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)正逐步取代傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng),Modbus現(xiàn)場總PLC的控制系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用.在本系統(tǒng)中,以PLC為主機、溫度采集模塊為從機,完成對生產(chǎn)過程的自動控制、工業(yè)流程及工藝參數(shù)的顯示、修改,PLC,Modbus現(xiàn)場總線協(xié)議實現(xiàn)主機與從機的通訊。本文基于某監(jiān)控系統(tǒng)的設計,實現(xiàn)了三菱FX2N系列PLCDS18b20型數(shù)字溫度傳感器的采集模塊以Modbus,在電爐熔化工作過程中,100多點的溫度實現(xiàn)巡檢。1系統(tǒng)硬件組成溫度監(jiān)控部分系統(tǒng)的硬件由DS18b20PLC、FX2N-485-BD、HITECH,1所示。1系統(tǒng)硬件組成DS18b20是世界上首個支持單線總線接口(1wirebusinterface)的數(shù)字溫度傳感器,單總線接口便于構(gòu)建分布式的溫度測控網(wǎng)絡,數(shù)字化的輸出提高了信號傳輸?shù)目煽啃?而且使外圍電路大為簡化。DS18b20具有很高的適應性性價比,其測溫范圍為-55~125℃ ,測溫精度5℃,測溫距離最大為200m,測溫方式使用3線制,本系統(tǒng)使用的傳感器排序方式為指定排序。DS18b203個數(shù)字部件:1個溫度傳感器、164ROM、9ScratchpadRAM3EERAM.ROM上64,數(shù)據(jù)先被寫入暫存器并可以被讀回數(shù)據(jù)經(jīng)校驗后EERAM,以確保更改存儲器時數(shù)據(jù)的完整性。暫存器為9個字節(jié)01的低字節(jié)和高字節(jié).23字節(jié)是溫度編碼的低字節(jié)和高字節(jié)的拷貝,4存器,其值決定溫度轉(zhuǎn)換的分辨率。STA-D溫度采集模塊,是一種遠程數(shù)字化溫度采集系統(tǒng),有10個通道,16DS18b20,160,RS485,通信協(xié)議為標準Modbus協(xié)議,波特率為9600bps,與上位機通信距離最大為1200m,12~24V,-20~75FX2N??485??BD采用兩線制的485連線方式(2),接線要使用規(guī)范的屏蔽線。2485連接圖臺灣HITECH公司觸摸屏PWS系列是專為PLC,用232PLC連接,PLC的數(shù)據(jù)寄存器,具有良好的人機界面,操作人員通過它可設置所有參數(shù),控制系統(tǒng)自動運行。并且編程簡便,穩(wěn)定,可設置不同的管理權(quán)限,適合于本系統(tǒng)使用。Modbus 協(xié)議Modbus口是使用RS??232C,它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗,Modem網(wǎng).控制器通信使用主!從技術(shù),即僅一設備(主設備)能初始化傳輸(查詢(從設備)根據(jù)主設備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應反應。1Modbus部分功能碼定義Modbus通訊協(xié)議有兩種傳送方式?RTUASCIIRTU模式,:在同樣的波特率下,ASCII送更多的數(shù)據(jù)。使用RTU模式時,3.5個字符時間的停頓間隔開始,如3T1-T2-T3-T4,可以使用的傳輸字符是十六進制數(shù)值。通信期間,網(wǎng)絡設備不斷偵測網(wǎng)絡總線,包括停頓間隔時間內(nèi),當?shù)谝粋€域(地址域)接收到,每個設備都進行解碼以判斷是否發(fā)往自己,3.5個字符時間的停頓以標定消息的結(jié)束,3所示。使用RTU模式,CRC方法的錯誤檢測域CRC3Modbus消息幀結(jié)構(gòu)CRC域是兩個字節(jié),16CRC,CRC比較,如果兩值不同,則有誤,CRC算法的實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件構(gòu)成在系統(tǒng)初次安裝時PC機上用上位機軟件將所ID搜索出來,然后按實際安裝位置給每個傳感器編號,讀溫度測試PLCModbus行設定D8120寄存器進行寫操作0C87即數(shù)據(jù)長度為8位無起始位與停止位波特率9600。修改D8120置后PLCRS指令進行數(shù)據(jù)的傳輸相關(guān)程序格式4所示。4RS指令程序格式按照上述程序格式,即可在數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)寫入指令進行相應的操作。讀取溫度,其指令格式:[設備地址][命令號][通道號][][8位][8位CRC8位CRC8位],其中CRC校驗字節(jié)以子程序形式調(diào)用.設備響應:[][命令號][][1][2]...[n]CRC8位CRC8位]。18b20讀取溫度的返回值占用兩個字節(jié).轉(zhuǎn)換方法:100倍,再將此數(shù)值分為兩個字節(jié)傳送出來即可.例如,28.65℃,1002865,則發(fā)送的第一個字2865/25611,2865%25649,0×0B0×31。需要注意的是,485連線方式,會產(chǎn)生回波通信,即接收端會先接收到自己發(fā)送出去的數(shù)據(jù),但數(shù)據(jù)還是會正常發(fā)送給采集模塊,接收端則應該避開前面的無用數(shù)據(jù),接收后面模塊響應的有效數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)運行后,若需更換傳感器,則需執(zhí)行以下兩條指令,首先,搜索ID,01]06]0c]00][00]00]CRC低CRC高],1上,例如01][06]09]05]00]05]CRC低CRC高],90505,,方可重新讀取溫度。CRC校驗字節(jié)的生成是比較關(guān)鍵的一步,其過程比較復雜,步驟如下:16位CRCFFFF,1。1688位進行&或?運算.16位寄存器。16,0填補高位。④若向右(標記位)1,則生成多項式A001(1010000000000001)“異或”運算;0,則返回③。⑤重復③和④,8位。~⑤,16位寄存器進行&異或?運算8次。l6CRC,2字節(jié)CRC,報文。5,以上面的溫度讀取指令為例,CRC校驗梯形圖如圖6。圖5 CRC校驗流程6CRC校驗程序在讀取溫度時,DS18b20,否則就會出現(xiàn)錯誤,丟幀等,若用脈沖信號定時讀取,100ms.一般出現(xiàn)錯誤幀時數(shù)0℃,,0時不顯示數(shù)據(jù),或者多組數(shù)據(jù)取平均值后再顯示,DS18b20化溫度顯示為85℃,,則此傳感器可能已經(jīng)損壞或是接線