Modbus的应用及解决方案

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　　Modbus TCP/IP以太网具有很高的速度性能：响应时间小于10ms，目前可满足工业控制中90%应用需求，其下一个实现目标是：响应时间小于1ms！
　　由于Modbus是制造业、基础设施环境下真正的开放协议，故得到了工业界的广泛支持，是事实上的工业标准。还由于其协议简单、容易实施和高性价比，所以得到全球超过400个厂家的支持，使用的设备节点超过700万个，有多达250个硬件厂商提供Modbus的兼容产品：如Ebtron公司的空气流监测站；Acrison公司的重量进料控制器；DVT-Cognex公司的图像识别传感器；Flow-serve公司的流量控制器；Honeywell-Eurotherm公司的记录仪；Ormec公司的运动控制器；GE Fanuc公司的PLC产品。另有多达150个软件产品支持Modbus，如Matrikon公司的OPC产品。还有许多开发工具，如Ethereal-Cimetrics公司的协议分析仪；Ergotec公司的Java Beans(www.modbus.org)。

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本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/157258.htm
　　本文介绍基于Modbus的应用及解决方案。

　　

　　施耐德电气公司所提供的远程终端设备(RTU)是一种工业应用的完整解决方案，主要应用于对远程设备的状态监控和数据采集，它以施耐德电气公司PLC为基础结合用户需求(包括硬件和软件)，完成所有精确控制和数据传输。此方案可用于多种苛刻的工业环境，如图1。
　　通信协议采用Modbus，RTU在Modbus网络中，可扮演主设备或从设备，也可按需要随时交换主/从角色，速度为1200～19200波特率，8位或7位数据位，可选有/无校验位，一位停止位。
　　通信接口和介质多种多样，接口有RS-232/485/422多站方式，有线方式有直连线、租用电话线、公用电话线PSTN、局域以太网、广域ISDN、ATM、FR和XDSL等，无线方式有射频(RF)、红外线、微波、扩频和卫星(VSAT)等。因Modbus是面向消息(Message)的协议，故与接口和介质无关，几乎可用所有介质传输，在国内的应用也已涵盖了上述方式。
　　例外报告可通过标准功能XMIT来实现，完成从设备转换和例外信息的及时发送。整个RTU设备可紧凑地装于NEMA12防锈钢柜或NEMA4X玻璃纤维柜内。电源可选：85～264VAC；24V DC；105～370VDC。
　　
　　二 人机界面+可编程控制器+变频调速器应用
　　

这是一种设备制造商(OEM)和传统设备改造时经常使用的方案，典型配置如图2。图中人机界面(HMI)可以是图形或文字的，一般文字型HMI比图形的HMI要价格低廉。图中的变频器(VSD)只画了一台，实际上使用RS-485的多站总线，最多可连接31台。PLC可按工艺要求，对变频器速度进行控制。
　　完成上述方案的关键是需知道变频器内部的命令字和各参数的寄存器号，以下以施耐德公司ATV58变频器为例说明PLC如何操作变频器：
　　命令字CMD(变频器地址W400)
　　位15：1：简单控制方式
　　位1：=0 串行连接无效
　　　　 =1串行连接有效
　　位7：=0
　　　　 =1 故障复位
　　位8：=0 激活串行连接控制
　　　　 =1 取消串行连接控制
　 位11：=0　　正转
　　　　　=1　　反转
　　位12：=0　　运行
　　　　　=1　　停止(减速停车)
　　位13：=0
　　　　　 =1　　直流注入停车
　　位14：=0
　　　　　=1　　快速停车 字串2
　　通过PLC的Modbus写命令，把代码发送到W400寄存器中，实现对变频器的控制，举例：
　　正转运行 CMD=H‘8002’
　　频率设定 W401 LFR
　　转速设定 W603 LFRD
　　反转运行 CMD=H‘8802’
　　频率设定 W401LFR
　　转速设定 W603 LFRD
　　减速停车
　　　　　　CMD=H‘9002’
　　直流注入停车
　　　　　　CMD=H‘A002’
　　快速停车CMD=H‘C002’
　　自由停车CMD=H‘8000’
　　因设备制造商对价格较敏感，所以也有把上述标准配置进行简化的版本，如图3，控制和操作原理基本相同。