項目2

Modbus總線協(xié)議應(yīng)用目錄2.1項目描述2.2知識準備2.3任務(wù)1用PLC控制電機運轉(zhuǎn)2.4任務(wù)2觸摸屏應(yīng)用2025/7/2313:272.1項目描述1.項目目標（1） 學(xué)習(xí)Modbus總線協(xié)議（2） 了解系統(tǒng)的基本構(gòu)成（3） 熟悉SoMachine軟件平臺（4） 學(xué)習(xí)兩種PLC和ATV變頻器Modbus數(shù)據(jù)通訊數(shù)據(jù)交互的方式（5） 學(xué)習(xí)VijeoDesignerBasic觸摸屏編程軟件的基本操作（6） 學(xué)習(xí)HMI和PLC通訊原理2025/7/2313:272.1項目描述2.實踐環(huán)境

硬件設(shè)備：

軟件環(huán)境：SoMachine編程軟件、VijeoDesignerBasic觸摸屏編程軟件實驗設(shè)備數(shù)量備注TM241CEC24T1施耐德PLCATV320U04M2C1ATV320變頻器,0.37kW71M2-41變頻電機，0.37kWUSBMiniB線1PLC下載程序調(diào)試使用TCSESU083FN018口工業(yè)交換機，Ethernet/IP總線（RJ45口）HMIRXOHCA30011工控機Ethernet/IP總線（RJ45口）HMIGXU35121GXU觸摸屏2.2知識準備（相關(guān)知識點）項目2的知識點，主要是關(guān)于Modbus的基本知識，Modbus總線協(xié)議由施耐德電氣在1979年創(chuàng)建，用來建立智能設(shè)備之間的主-從/客戶端-服務(wù)器通信過程，在工業(yè)制造環(huán)境中，它是一款標準的、真正開放的、使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。據(jù)統(tǒng)計，截至目前，僅在歐洲和北美洲就已建立了超過700萬個Modbus節(jié)點。近年來Modbus增添了應(yīng)用層的報文傳輸協(xié)議，形成了ModbusTCP/IP協(xié)議，使傳統(tǒng)的Modbus與以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，煥發(fā)了新的活力。Modbus是IEC國際系列中的總線之一，其規(guī)范標準分為三部分：

①Modbus應(yīng)用協(xié)議規(guī)范②Modbus協(xié)議在串行數(shù)據(jù)鏈路上的實現(xiàn)指南③Modbus協(xié)議在TCP/IP上的實現(xiàn)指南Modbus協(xié)議通信模型對應(yīng)OSI互連參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。在物理層Modbus支持有線、無線類的多種傳輸介質(zhì)，有線介質(zhì)包括EIA/TIA-232、EIA/TIA-485、以太網(wǎng)、光纖等。在數(shù)據(jù)鏈路層，Modbus支持主從通信，高速令牌、以太網(wǎng)訪問控制等。在應(yīng)用層，Modbus規(guī)定了功能碼，以及協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU的內(nèi)容。2.2知識準備（相關(guān)知識點）1.Modbus主從通信Modbus在數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定通信方式為主從通信，在一條Modbus總線上任何時刻有且只有一個固定的節(jié)點作為主站，其余節(jié)點作為從站，從站的數(shù)目為1～247個。Modbus通信由主站發(fā)起，從站應(yīng)答，從站在沒有接收到主站發(fā)出的通信請求時，不可自行發(fā)送數(shù)據(jù)，從站和從站之間是隔離的，不可通信。2.2知識準備（相關(guān)知識點）一、Modbus通信模型Modbus主站向總線上的從站發(fā)送通信請求有兩種方式：單播模式——主站對單一從站發(fā)出請求，依靠從站地址來區(qū)分從站，只有指定地址（1～247）的從站會對請求進行應(yīng)答。單播模式一般用于主站向從站發(fā)送數(shù)據(jù)，或者主站向從站請求數(shù)據(jù)，從站必須做出應(yīng)答。廣播模式——主站對總線上所有從站發(fā)出請求，所有從站都可接收請求但無需給出應(yīng)答，此模式下從站的地址就沒有意義了，故主站發(fā)送請求時的目標地址寫為0廣播模式一般用于命令傳輸，主站用廣播模式發(fā)送一條命令給所有從站，從站按照命令內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)操作或者動作，無需應(yīng)答。圖2.1Modbus單播模式與廣播模式一、Modbus通信模型2.尋址空間所謂尋址，簡單說就是根據(jù)地址進行通信目標定位，通常把協(xié)議規(guī)定的有效地址范圍稱為尋址空間，Modbus的尋址空間如表2.2所示，0代表廣播模式的尋址，1～247為從站地址，248～255為保留地址，即正常情況下是無效的。01~247248~255廣播地址從站地址保留表2.2Modbus尋址空間二、Modbus報文Modbus總線上傳輸?shù)膱笪慕Y(jié)構(gòu)如圖2.2所示，單播模式下主站發(fā)送報文和從站應(yīng)答報文的結(jié)構(gòu)是相同的。報文中，地址區(qū)用于尋址，存放就是目標從站的地址（也稱為站號），總線上的從站接收到報文時，先根據(jù)地址區(qū)內(nèi)容來判斷這條消息是否是發(fā)給自己的，是的話則做出應(yīng)答，不是的話將不做反應(yīng)，地址區(qū)內(nèi)容為0時，表示廣播模式。功能碼表示主站提出的具體需求，如索要從站的某些數(shù)據(jù)（稱為“讀”），或者修改從站的某些數(shù)據(jù)（稱為“寫”）等。數(shù)據(jù)區(qū)存放的是主站請求或者從站響應(yīng)參數(shù)，比如主站具體索要的是從站哪些數(shù)據(jù)、索要數(shù)據(jù)的數(shù)量等，或者具體要修改哪些數(shù)據(jù)、修改成什么值等。校驗區(qū)存放的是校驗碼，Modbus傳輸有RTU和ASCII兩種模式，這兩種模式校驗碼分別是CRC校驗碼和LRC校驗碼。圖2.2Modbus報文結(jié)構(gòu)三、Modbus協(xié)議規(guī)范Modbus協(xié)議指的是Modbus應(yīng)用協(xié)議規(guī)范，本節(jié)介紹Modbus功能碼，ModbusRTU、 ModbusASCII兩種模式下單播通信和廣播通信時主站、從站通信過程和報文。1.Modbus功能碼

Modbus功能碼共有三種：公共功能碼、用戶自定義功能碼和保留功能碼，本書僅對公共功能碼進行介紹，如非特別說明，本書中的Modbus功能碼指的是Modbus公共功能碼。表2.3顯示了常用的功能碼的定義。三、Modbus協(xié)議規(guī)范對象功能功能碼（十進制）線圈讀線圈狀態(tài)1離散輸入讀離散輸入點狀態(tài)2寄存器讀保持型寄存器內(nèi)容3寄存器讀輸入寄存器4線圈寫單個線圈5寄存器寫單個寄存器6線圈寫多個線圈15寄存器寫多個寄存器16表2.3Modbus常用功能碼定義三、Modbus協(xié)議規(guī)范線圈和寄存器都是控制器電路常用的電子器件，在Modbus協(xié)議中，線圈代表了位數(shù)據(jù)（長度是1個位），寄存器代表了字數(shù)據(jù)（長度是16個位）。離散輸入是與PLC相關(guān)的概念，PLC的輸入點是彼此獨立的，稱為離散輸入，PLC輸入點的狀態(tài)同時也會存儲在輸入寄存器里（寄存器的每一個位對應(yīng)一個輸入點），也就是說，可以用功能碼2來讀取某個輸入點狀態(tài)，也可以用功能碼4來讀取存放在寄存器里的多個輸入點狀態(tài)。三、Modbus協(xié)議規(guī)范2.ModbusRTU模式通信RTU即遠程終端單元（RemoteTerminalUnit），ModbusRTU模式的特征是：①直接傳送二進制數(shù)據(jù)，不進行編碼，數(shù)據(jù)長度單位為字節(jié)。②報文沒有起始和終止標識符，依靠時間間隔來區(qū)分報文。③采用CRC校驗，校驗碼為16位（2字節(jié)）。ModbusRTU報文結(jié)構(gòu)如圖2.3所示，報文之間有相當(dāng)于傳輸4個字節(jié)的時間間隔用以區(qū)分報文。圖2.3ModbusRTU報文結(jié)構(gòu)三、Modbus協(xié)議規(guī)范假定單播模式下，主站對站號為1的從站中連續(xù)多個寄存器進行讀寫，ModbusRTU報文格式舉例如下（報文內(nèi)容均為十六進制）：1）讀地址為1~4的寄存器內(nèi)容主站發(fā)出的報文為：2.4讀寄存器主站發(fā)出的報文格式區(qū)域地址區(qū)功能碼數(shù)據(jù)區(qū)校驗區(qū)從站站號起始寄存器地址寄存器數(shù)量CRC高字節(jié)CRC低字節(jié)內(nèi)容01030001000415C9長度1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)三、Modbus協(xié)議規(guī)范

主站發(fā)出的報文格式如表2.4所示，內(nèi)容解析如下：16#01——主站向站號為1的從站請求16#03——讀取其連續(xù)多個寄存器內(nèi)容16#0001——從第1號寄存器開始16#0004——連續(xù)4個寄存器的內(nèi)容16#15、16#C9——CRC校驗碼=16#15C9三、Modbus協(xié)議規(guī)范從站應(yīng)答的報文：表2.5讀寄存器從站應(yīng)答的報文格式從站應(yīng)答的報文格式如表2.5所示，內(nèi)容解析如下：16#01——站號為1的從站應(yīng)答16#03——提供連續(xù)多個寄存器內(nèi)容16#08——提供內(nèi)容數(shù)據(jù)總長度為8個字節(jié)16#0001——1號寄存器內(nèi)容為116#0102——2號寄存器內(nèi)容為25816#2134——3號寄存器內(nèi)容為850016#01F4——4號寄存器內(nèi)容為50016#3E、16#CF——CRC校驗碼=16#3ECF區(qū)域地址區(qū)功能碼數(shù)據(jù)區(qū)CRC高字節(jié)CRC低字節(jié)從站站號字節(jié)數(shù)量1號寄存器2號寄存器3號寄存器4號寄存器內(nèi)容01030800010102213401F43ECF長度1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)三、Modbus協(xié)議規(guī)范2）寫地址為1～4的寄存器內(nèi)容主站發(fā)出的報文：

表2.6寫寄存器主站發(fā)出的報文格式區(qū)域地址區(qū)功能碼數(shù)據(jù)區(qū)CRC高字節(jié)CRC低字節(jié)

從站站號起始寄

存器寄存器數(shù)量字節(jié)數(shù)量1號寄存器2號寄存器3號寄存器4號寄存器

內(nèi)容011000010004080101020203030404D011長度1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)三、Modbus協(xié)議規(guī)范主站發(fā)出的報文格式如表2.6所示，內(nèi)容解析如下：16#01——主站向站號為1的從站請求16#10——寫其連續(xù)多個寄存器內(nèi)容16#0001——從第1號寄存器開始16#0004——連續(xù)4個寄存器的內(nèi)容16#08——主站寫入內(nèi)容數(shù)據(jù)總長度為8個字節(jié)16#0101——1號寄存器內(nèi)容寫為25716#0202——2號寄存器內(nèi)容寫為51416#0303——3號寄存器內(nèi)容為77116#0404——4號寄存器內(nèi)容為102816#D0、16#11——CRC校驗碼=16#D011三、Modbus協(xié)議規(guī)范從站應(yīng)答的報文：表2.7寫寄存器主從站應(yīng)答的報文格式從站應(yīng)答的報文格式如表2.7所示，內(nèi)容解析如下：16#01——站號為1的從站應(yīng)答16#10——重復(fù)主站請求的功能碼16#0001——重復(fù)起始寄存器地址16#0004——重復(fù)寫入寄存器數(shù)量16#0A、16#90——CRC校驗碼=16#0A90區(qū)域地址區(qū)功能碼數(shù)據(jù)區(qū)校驗區(qū)從站站號起始寄存器地址寄存器數(shù)量CRC高字節(jié)CRC低字節(jié)內(nèi)容0110000100040A90長度1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)三、Modbus協(xié)議規(guī)范3.ModbusASCII模式通信ASCII即美國信息交換標準代碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），是基于拉丁字母的一套電腦編碼系統(tǒng)。ModbusASCII模式的特征是：①對二進制數(shù)據(jù)進行ASCII編碼后再傳送，數(shù)據(jù)長度單位為字符③②報文有固定的起始和終止標識符③采用LRC校驗，校驗碼長度為2個字符ModbusASCII報文格式如圖2.4所示，用起始符（“：”）和終止符（回車“CR”、換行“LF”）來區(qū)分報文。圖2.4ModbusASCII報文結(jié)構(gòu)三、Modbus協(xié)議規(guī)范同樣假定單播模式下，主站對站號為1的從站中連續(xù)多個寄存器進行讀寫，ModbusASCII報文格式舉例如下（報文內(nèi)容均為ASCII碼）：1）讀地址為1的寄存器內(nèi)容主站發(fā)出的報文：表2.8讀寄存器主站發(fā)出的報文格式讀地址為1的寄存器內(nèi)容主站發(fā)出的報文格式如表2.8所示，內(nèi)容解析如下：

“01”——主站向站號為1的從站請求

“03”——讀取其連續(xù)多個寄存器內(nèi)容

“0001”——從第1號寄存器開始

“0001”——連續(xù)1個寄存器的內(nèi)容

“2””B”——LRC校驗碼=16#2B區(qū)域起始符地址區(qū)功能碼數(shù)據(jù)區(qū)校驗區(qū)結(jié)束符從站站號起始寄存器地址寄存器數(shù)量LRC內(nèi)容:0103000100012BCRLF長度1字符2字符2字符4字符4字符2字符2字符三、Modbus協(xié)議規(guī)范從站應(yīng)答的報文：表2.9讀寄存器從站應(yīng)答的報文格式從站應(yīng)答的報文格式如表2.9所示，內(nèi)容解析如下：

“01”——站號為1的從站應(yīng)答

“03”——提供連續(xù)多個寄存器內(nèi)容

“02”——提供內(nèi)容數(shù)據(jù)總長度為2個字節(jié)

“2000”——1號寄存器內(nèi)容為16#2000（即8192）

“2”、”E”——LRC校驗碼=16#2E區(qū)域起始符地址區(qū)功能碼數(shù)據(jù)區(qū)校驗區(qū)結(jié)束符從站站號字節(jié)數(shù)量1號寄存器LRC內(nèi)容:01030220002ECRLF長度1字符2字符2字符2字符4字符2字符2字符三、Modbus協(xié)議規(guī)范2）寫地址為1的寄存器內(nèi)容主站發(fā)出的報文：表2.10寫寄存器主站發(fā)出的報文格式寫地址為1的寄存器內(nèi)容主站發(fā)出的報文格式如表2.10所示，內(nèi)容解析：

“01”——主站向站號為1的從站請求

“10”——寫其連續(xù)多個寄存器內(nèi)容

“0001”——從第1號寄存器開始

“0001”——連續(xù)1個寄存器的內(nèi)容

“02”——主站寫入內(nèi)容數(shù)據(jù)總長度為2個字節(jié)

“1010”——1號寄存器內(nèi)容寫為16#1010（即4112）

“9”、“3”——CRC校驗碼=16#93區(qū)域起始符地址區(qū)功能碼數(shù)據(jù)區(qū)校驗區(qū)結(jié)束符從站站號起始寄存器地址寄存器數(shù)量字節(jié)數(shù)量1號寄存器LRC

內(nèi)容:01100001000102101093CRLF長度1字符2字符2字符4字符4字符2字符4字符2字符2字符三、Modbus協(xié)議規(guī)范從站應(yīng)答的報文：表2.11寫寄存器從站應(yīng)答的報文格式寫地址為1的寄存器內(nèi)容從站應(yīng)答的報文格式如表2.11所示，內(nèi)容解析：

“01”——站號為1的從站應(yīng)答

“10”——重復(fù)主站請求的功能碼

“0001”——重復(fù)起始寄存器地址

“0001”——重復(fù)寫入寄存器數(shù)量

“1”、”E”——LRC校驗碼=16#1E區(qū)域起始符地址區(qū)功能碼數(shù)據(jù)區(qū)校驗區(qū)結(jié)束符

從站站號

起始寄存器地址寄存器數(shù)量LRC

內(nèi)容:0110000100011ECRLF長度1字符2字符2字符4字符4字符2字符2字符三、Modbus協(xié)議規(guī)范對比ModbusRTU和ModbusASCII，可以看出，ModbusRTU報文長度遠小于ModbusASCII報文長度，因此同樣傳輸速率下，ModbusRTU傳輸效率更高，反過來，當(dāng)受限于物理層條件，不能達到較高傳輸速率時，也可以選擇ModbusASCII；ModbusASCII對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行編碼，報文可以直接為應(yīng)用層的程序所用，ModbusRTU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)則需要相應(yīng)的編碼解碼過程，不過大多數(shù)程序開發(fā)軟件或編輯器都已集成了自動編碼解碼的功能，因此ModbusRTU應(yīng)用范圍更廣一些。三、Modbus協(xié)議規(guī)范4.ModbusTCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議組是指包括TCP（TransmissionControlProtocol）和IP（InternetProtocol）在內(nèi)的一組協(xié)議，原本屬于以太網(wǎng)技術(shù)，隨著以太網(wǎng)技術(shù)向工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的延伸，TCP/IP協(xié)議也與現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)生融合，ModbusTCP/IP就是典型的融合結(jié)果。TCP/IP協(xié)議組對應(yīng)OSI互連參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，ModbusTCP/IP保留了數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層的TCP/IP協(xié)議，應(yīng)用層則采用的是標準Modbus協(xié)議，因此ModbusTCP/IP相當(dāng)于以太網(wǎng)上的Modbus總線。三、Modbus協(xié)議規(guī)范以太網(wǎng)傳輸速率高，傳輸數(shù)據(jù)量極大，其通信幀采用封裝方式產(chǎn)生，圖2.5描述了以太網(wǎng)通信幀封裝的過程。圖2.5以太網(wǎng)通信幀封裝過程ModbusTCP/IP相當(dāng)于把符合Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)按圖2.5過程封裝成以太網(wǎng)通信幀，在以太網(wǎng)總線上傳輸，封裝進以太網(wǎng)通信幀應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)的ModbusTCP/IP應(yīng)用數(shù)據(jù)單元結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。圖2.6ModbusTCP/IP應(yīng)用數(shù)據(jù)單元結(jié)構(gòu)三、Modbus協(xié)議規(guī)范MBAP報文頭為ModbusTCP/IP專用的，其長度為7個字節(jié)，其常見內(nèi)容如表2.12所述表2.12MBAP報文頭內(nèi)容字符與字節(jié)長度都是8位，字節(jié)用來直接表述數(shù)據(jù)，字符則常用在經(jīng)過編碼形成符號的數(shù)據(jù)上，例如數(shù)據(jù)16#0A長度為1個字節(jié)，經(jīng)過ASCII編碼，編碼結(jié)果“0A”則是由字符“0”和字符“A”構(gòu)成的，字符“0”=16#30，字符“A”=16#41，“0A”的長度用2個字符表示更為合適。字段長度（字節(jié)）描述事務(wù)處理標識符2識別Modbus請求/響應(yīng)事物處理協(xié)議標識符20=Modbus協(xié)議長度2隨后的字節(jié)數(shù)量單元標識符1識別串行鏈路上或其他總線上連接的遠程從站任務(wù)1用PLC控制電機運轉(zhuǎn)2.3任務(wù)要求TM241PLC作為控制器，采用標準的ModbusRTU協(xié)議，通過RS485串口通訊的方式，控制變頻器，實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)運行，并且可以實時改變運行頻率。要正確配置串口以中斷方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，以及串口相關(guān)的參數(shù)等。一、

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用PLC控制電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.7所示。該系統(tǒng)中，PLC作為Modbus主站、變頻器作為Modbus從站。圖中的PLC采用TM241PLC，它有兩個串口，SL1為RJ45接口形式，SL2為螺釘接口形式，兩個串口均可以使用。這里采用SL1口，直接用一根標準網(wǎng)線連接到ATV320變頻器的RJ45網(wǎng)線接口。在進行485通訊的時候，僅用到了網(wǎng)線的4、5、8這三個引腳的接線。圖2.7用PLC控制電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二、

變頻器參數(shù)設(shè)置PLC的串口引腳定義如表2.13所示，變頻器RJ45口引腳定義如表2.14所示。表2.13PLC串口引腳定義表2.14變頻器RJ45口引腳定義引腳12345678功能CAN_LCAN_HCAN_GNDD1D0NC5Vdc公共端二、

變頻器參數(shù)設(shè)置使用變頻器集成顯示終端，對變頻器參數(shù)進行設(shè)置，建議在修改任何參數(shù)設(shè)置之前先停機，確保人身安全。采用Modbus通訊方式時，變頻器參數(shù)路徑及含義列于表2.15中，根據(jù)任務(wù)需要，進行相應(yīng)設(shè)置。表2.15變頻器參數(shù)表變頻器Modbus通訊設(shè)置參數(shù)路徑設(shè)定值說明COnF---FULL---Con---nd1---Add1Modbus從站地址設(shè)置1號站COnF---FULL---Con---nd1---tbr192Modbus通訊波特率19.2KCOnF---FULL---Con---tFo8n1Modbus通訊格式COnF---FULL---Ctl---Fr1ndb通過網(wǎng)絡(luò)給定頻率COnF---FULL---Ctl---CHCFsin組合通道，通過網(wǎng)絡(luò)啟動變頻器二、

變頻器參數(shù)設(shè)置1、Modbus從站地址設(shè)置

在對變頻器參數(shù)進行設(shè)置時，按下變頻器的設(shè)置鍵，觀察變頻器的集成顯示終端，按照圖2.8順序設(shè)置從站地址，設(shè)置為1號。圖2.8Modbus從站地址設(shè)置二、

變頻器參數(shù)設(shè)置2、Modbus通訊波特率設(shè)置按下變頻器的設(shè)置鍵，觀察變頻器的集成顯示終端，按照圖2.9順序設(shè)置變頻器的通信波特率，設(shè)置為19.2kbps。圖2.9Modbus通訊波特率設(shè)置二、

變頻器參數(shù)設(shè)置3、Modbus通訊波數(shù)據(jù)格式設(shè)置按照表2.10，Modbus通訊波數(shù)據(jù)格式設(shè)置順序如圖2.10所示圖2.10Modbus通訊數(shù)據(jù)格式設(shè)置二、

變頻器參數(shù)設(shè)置4、頻率給定方式設(shè)置為Modbus網(wǎng)絡(luò)按照表2.15，Modbus通訊波數(shù)據(jù)格式設(shè)置順序如圖2.11所示。頻率給定方式設(shè)置為Modbus網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置順序如圖2.7所示。圖2.11頻率給定方式設(shè)置為Modbus網(wǎng)絡(luò)二、

變頻器參數(shù)設(shè)置5、組合通道，通過網(wǎng)絡(luò)啟動變頻器本例中控制和頻率給定全部由通信給定，將控制模式設(shè)置為SIN組合模式，與出廠設(shè)置相同；用戶需根據(jù)實際情況進行模式選擇。集成顯示終端的設(shè)置如圖2.12所示：圖2.12組合通道，通過網(wǎng)絡(luò)啟動變頻器絡(luò)

三、硬件配置1.SoMachine編程軟件平臺的硬件組態(tài)SoMachine軟件是一款集成Vijeo-Designer軟件的開放、高效的專業(yè)軟件解決方案。它同時集成用于運動控制設(shè)備的配置和傳送工具。它具備符合IEC61131-3標準的語言功能，集成現(xiàn)場總線配置程序、專家診斷功能和故障調(diào)試功能，以及維護和可視化等多重功能。

三、硬件配置對于該任務(wù)，基于SoMachine編程軟件平臺的操作過程如下：1）雙擊打開SoMachine編程軟件，選擇新建項目—>空項目，然后填寫項目名稱后點擊創(chuàng)建項目，如圖2.13所示。圖2.13創(chuàng)建項目窗口三、硬件配置2）點擊配置，選擇正確的PLC型號后點擊箭頭添加PLC硬件，等待十幾秒鐘，系統(tǒng)會自動添加硬件相關(guān)的庫文件，右邊出現(xiàn)PLC圖標后，點擊確定。PLC硬件組態(tài)圖如圖2.14所示。圖2.14PLC硬件組態(tài)三、硬件配置3）雙擊圖2.15中的“控制器”，就可以進入PLC編程界面，編程界面如圖2.16所示。圖2.15進入編程界面三、硬件配置SoMachine軟件編程界面的任務(wù)欄主要分三塊：1）應(yīng)用程序樹：所有程序、變量、任務(wù)配置都放在該欄目2）工具樹：庫文件、視圖、跟蹤、符號配置等都放在該欄目3）設(shè)備樹：PLC本體硬件配置、硬件擴展模塊配置、通訊配置等都放在該欄目圖2.16SoMachine軟件編程界面三、硬件配置2.串口通訊配置1）按照圖2.17指示添加ModbusIO掃描器，“串行線路1”的缺省通訊協(xié)議是“SoMachine_Network_Manager“，在協(xié)議處右鍵刪除改協(xié)議。選中“串行線路1（SL1）”，右鍵點擊→添加設(shè)備→ModbusIOScanner。圖2.17添加ModbusIO掃描器三、硬件配置2）按照圖2.18指示添加Modbus從站鼠標右鍵ModbusIOScanner選擇添加設(shè)備，選擇GenericModbusSlave圖2.18添加Modbus從站三、硬件配置3）按照圖2.19指示進行站號設(shè)置，為從站GenericModbusSlave設(shè)置站號1（為啥設(shè)成1可以說明一下）。圖2.19站號設(shè)置三、硬件配置4）雙擊圖2.16中的Seriel_Line_1，設(shè)置和變頻器一樣的通訊參數(shù)，按照圖2.20進行各個參數(shù)設(shè)置。（為什么這么設(shè)置可以描述一下，波特率要設(shè)置的和哪個一致等等）圖2.20通訊參數(shù)設(shè)置四、變頻器通信參數(shù)配置1.ATV320通訊變量說明在M241PLC中編寫程序，將變頻器的內(nèi)部變量映射到本地寄存器，通過對本地寄存器進行讀寫，來完成對變頻器的監(jiān)控。先介紹一下ATV320內(nèi)部字，在此僅列出本例中使用的ATV320內(nèi)部寄存器以及對應(yīng)功能，見2.16。對于ATV320變頻器實現(xiàn)Modbus通信控制的狀態(tài)字以及控制字說明如表2.17所示。在使用中可以根據(jù)項目要求設(shè)置。表2.16ATV320變量表類型地址代碼說明讀出變量3201（16#0C81）ETA狀態(tài)字3202（16#0C82）rFr輸出頻率寫入變量8501（16#2135）CMD控制字8502（16#2136）LFR頻率給定四、變頻器通信參數(shù)配置表2.17ATV320狀態(tài)字位狀態(tài)字ETA(W3201)控制字CMD(W8501)Bit0通電準備就緒/動力部分線電源掛起上電/接觸器控制Bit1通電/就緒允許電壓/允許交流電壓Bit2運行被允許/運行快速停車/緊急停車Bit3故障允許操作/運行命令Bit4電壓有效/動力部分線電源有電保留＝0Bit5快速停動保留＝0Bit6通電被禁止/動力部分線電源被禁止保留＝0Bit7報警故障復(fù)位/確認故障Bit8保留＝0暫停Bit9遠程/通過網(wǎng)絡(luò)給出的命令或給定保留＝0Bit10達到目標/達到給定保留＝0Bit11內(nèi)部限值有效/給定超出限制正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)Bit12保留＝0可分配的Bit13保留＝0可分配的Bit14通過STOP鍵停止可分配的Bit15轉(zhuǎn)動方向可分配的四、變頻器通信參數(shù)配置2.ATV320通訊變量映射將ATV320通訊變量映射到PLC有兩種方法，一種是通過能塊Read_var/Write_var編寫讀寫程序映射到本地寄存器，另一種方法是通過配置IOScanner映射到本地寄存器。第一種方法需要編寫PLC程序，RS485串口通訊是采用輪詢的方式，因此讀寫功能塊是無法同時被觸發(fā)，因此需要通過程序?qū)蓚€或多個功能塊分時觸發(fā)。PLC的Modbus讀寫程序框圖如圖2.21所示（見下頁或點擊圖2.21）。四、變頻器通信參數(shù)配置圖2.21Modbus讀寫程序四、變頻器通信參數(shù)配置第二種方法通過配置IOScanner變量，不需要需要編寫PLC程序，配置好的通訊變量會自動實時刷新。在GenericModbusSlave進入Modbus從站通道菜單，點擊添加通道，選擇存取類型（讀出變量選擇函數(shù)代碼3，寫入變量選擇函數(shù)代碼16），然后再填寫需要讀取的變量的16進制地址和數(shù)據(jù)長度就可以了。將2.3.6節(jié)的4個變量一一配置好，如圖2.22所示（見下頁或點擊圖2.22）。四、變頻器通信參數(shù)配置圖2.22IOScanner變量配置四、變頻器通信參數(shù)配置進入ModbusMasterI/O映射菜單，我們就可以看到剛才配置好的2個讀取和2個寫入變量。見圖2.23，將4個變量分別定義4個變量名字和地址實現(xiàn)關(guān)聯(lián)，以后的程序中，只要用到左側(cè)這4個變量名字就可以獲取狀態(tài)字ETA和輸出頻率OutputFrq，或者通過修改ControlWord和FrequencySet的變量值，然后傳輸?shù)紸TV320變頻器，實現(xiàn)對變頻器的控制。圖2.23關(guān)聯(lián)變量名五、程序編寫變頻器的內(nèi)部操作遵循DSP402狀態(tài)表，變頻器DSP402狀態(tài)表如圖2.24所示。圖2.24變頻器DSP402狀態(tài)表九、程序編寫

1.ATV320變頻器控制功能塊編寫在應(yīng)用程序樹里新建一個FuntionBlock程序，通過對控制字CMD的寫操作控制變頻器，以及狀態(tài)字ETA獲取變頻器的當(dāng)前狀態(tài)，程序嚴格按照變頻器的內(nèi)部操作遵循DSP402狀態(tài)表流程。變頻器控制功能塊代碼及代碼窗口如圖2.25所示（見下頁或點擊圖2.25）。五、程序編寫圖2.25變頻器控制功能塊代碼五、程序編寫2.變頻器控制功能塊的調(diào)用變頻器控制功能模塊的主程序調(diào)用方式以及代碼如圖2.26所示。在Main主程序的Prog里，調(diào)用SR_ATVControl子程序。而子程序SR_ModbusCommunication()臨時被注解屏蔽，SR_ModbusCommunication子程序是通過Read_var/Write_var映射的方式供讀者參考。圖2.26主程序調(diào)用六、PLC程序下載及運行PLC程序下載及運行步驟如下：1.先進行PC端的IP地址配置，查看PLC的IP地址配置窗口。如2.27，此時PLC的IP網(wǎng)段是192.168.12。圖2.27PLC以太網(wǎng)IP地址配置七、程序編寫將PC的以太網(wǎng)IP設(shè)置為和PLC同一個網(wǎng)段，但是不同的地址，注意不要和整個以太網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備的IP地址沖突，這里設(shè)置為192.168.12.33，如圖2.28所示。圖2.28PC電腦IP地址配置七、程序編寫2、打開PLC程序，在MyController里的控制器選擇菜單，點擊刷新按鈕就可以看到PLC的當(dāng)前IP地址見圖2.29。圖2.29PLC連接刷新七、程序編寫如果刷新出來的PLC當(dāng)前IP地址和上圖中的設(shè)置IP地址不一樣，可以選中TM241CEC24T，鼠標右鍵選擇處理通訊設(shè)置。在線修改PLCIP地址窗口如圖2.30所示。選擇“處理通信設(shè)置”后，彈出IP地址設(shè)置窗口，如圖2.31所示。在該窗口在線修改PLC的IP地址和子網(wǎng)掩碼以及網(wǎng)關(guān)，點擊確定需要等待十幾秒鐘讓其生效，之后重新刷新，就會發(fā)現(xiàn)PLC的IP地址改過來了。圖2.30在線修改PLCIP地址七、程序編寫

圖2.31IP地址在線設(shè)置七、程序編寫3）雙擊選中TM241CEC24T后，字體會變?yōu)楹隗w，見圖2.32。圖2.32選中PLC4）點擊圓圈的登錄按鈕，登錄PLC，界面如圖2.33所示。圖2.33登錄PLC七、程序編寫5）在跳出如圖2.34的窗口，選擇“是”，就可以將P程序下載到PLC硬件中去，下載完成后點擊運行按鈕就可以運行PLC程序了。圖2.34程序下載確認6）點擊調(diào)試菜單的開始按鈕，PLC程序就開始運行，我們可以在線監(jiān)控程序的運行狀態(tài)，如圖2.35所示。通過鼠標點擊“HMI_xForward_ATV320”變量，修改變量預(yù)設(shè)狀態(tài)，然后按下鍵盤的Ctrl+F7組合按鍵，將預(yù)設(shè)狀態(tài)寫到PLC生效，啟動變頻器運行。我們建議通過下一個《觸摸屏應(yīng)用》任務(wù)，設(shè)計開發(fā)好觸摸屏工程畫面，通過觸摸屏的按鈕實現(xiàn)對變頻器的控制，這樣子的人機交互方式更加直觀方便，這是工廠實際應(yīng)用的傳統(tǒng)操控方式。七、程序編寫圖2.35程序在線監(jiān)控任務(wù)2觸摸屏應(yīng)用2.4任務(wù)要求通過網(wǎng)線將觸摸屏也掛到交換機上，觸摸屏可以通過Modbus/TCP協(xié)議實現(xiàn)和PLC的通訊。觸摸屏作為人機交互設(shè)備，通過M241PLC采用ModbusRTU通信控制ATV變頻器，實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)運行，以及調(diào)整運行頻率。一、

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)觸摸屏和PLC通訊系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2.36所示，采用標準網(wǎng)線到GXU3512觸摸屏的I接口，網(wǎng)線的另一端接到交換機上，觸摸屏接口示意圖如圖2.37所示。同時PLC也連接到交換機上（連接方式標準網(wǎng)線？）。PLC可以通過Modbus/TCP協(xié)議實現(xiàn)和觸摸屏的通訊，PLC與變頻器之間通信仍然采用ModbusRTU。該項目可以通過觸摸屏控制電機的正反轉(zhuǎn)運行以及運行，以及轉(zhuǎn)速控制。

圖2.37觸摸屏接口示意圖圖2.36觸摸屏和PLC通訊系統(tǒng)架構(gòu)圖二、VijeoDesignerBasic創(chuàng)建HMI項目

GXU3512觸摸屏的軟件為VijeoDesignerBasic，該軟件是一款為MagelisHMIGXU系列HMI（人機界面）面板開發(fā)并配置應(yīng)用程序的軟件包。1）打開VijeoDesignerBasic，建立新工程，如圖2.38所示，選擇觸摸屏的信號為GXU3512。完成后，進入導(dǎo)航窗口。圖2.38新建工程二、VijeoDesignerBasic創(chuàng)建HMI項目2）觸摸屏選型之后，進入導(dǎo)航窗口，然后進行IP地址設(shè)置，如圖2.39所示。在導(dǎo)航窗口選擇Target的常規(guī)菜單，設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址為192.168.12.30，保證觸摸屏的IP地址網(wǎng)段和任務(wù)1中的PLC的IP地址處于同一個網(wǎng)段，但是地址不能相同。圖2.39觸摸屏IP地址設(shè)置二、VijeoDesignerBasic創(chuàng)建HMI項目3）通訊驅(qū)動選擇窗口如圖2.40所示，在此添加I/O驅(qū)動，驅(qū)動的作用是通過它來實現(xiàn)和PLC的連接。鼠標選中I/O管理器，右鍵選擇新建驅(qū)動程序，在彈出的窗口選擇Modbus設(shè)備，點擊確定。圖2.40通訊驅(qū)動選擇二、VijeoDesignerBasic創(chuàng)建HMI項目4）從站PLC通訊參數(shù)配置界面如圖2.41所示，在設(shè)備配置菜單，設(shè)置要連接的PLC的IP地址，這里是192.168.12.20，IEC61131語法打鉤，選擇低字優(yōu)先。這樣一個HMI項目就新建好了，并且配置好了基本通訊設(shè)置。圖2.41從站PLC通訊參數(shù)配置三、VijeoDesignerBasic變量定義觸摸屏和PLC數(shù)據(jù)交換是通過變量的物理地址，因此必選先確定PLC程序的變量及地址，然后新建觸摸屏程序的變量與之關(guān)聯(lián)。在SoMachine軟件平臺上，PLC的變量定義窗口如圖2.42所示，PLC的變量定義在GVL中，但是我們每一個應(yīng)該建立一個變量參數(shù)Execl表格，更加方便項目的管理和查詢，Excel表格的變量信息可以做得更加詳細。TM241CEC24TPLC變量表如表2.18所示。表格中的“HMI地址”則是該變量在觸摸屏編程軟件中對應(yīng)的物理地址。因此我們需要在觸摸中建