Modbus簡介及其應用解決方案
加入技術交流群
Modbus是一種通信協(xié)議，于1979 年由Modicon公司發(fā)明，并公開、推向市場，基于主站—從站/客戶機—服務器方式連接智能設備，實現(xiàn)設備間的數(shù)據(jù)交換。Modbus通信幾乎可通過任何物理介質(zhì)實現(xiàn)，如電線、光纖、紅外、射頻、擴頻、微波、衛(wèi)星等，它還可通過不同網(wǎng)絡進行互連，如以太網(wǎng)、ADSL、ISDN、PSTN、ATM、FR等，具有很強擴展能力。--IWMS_AD_BEGIN-->
本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/155128.htm--IWMS_AD_END-->
Modbus TCP/IP以太網(wǎng)具有很高的速度性能：響應時間小于10ms，目前可滿足工業(yè)控制中90%應用需求，其下一個實現(xiàn)目標是：響應時間小于1ms！
由于Modbus是制造業(yè)、基礎設施環(huán)境下真正的開放協(xié)議，故得到了工業(yè)界的廣泛支持，是事實上的工業(yè)標準。還由于其協(xié)議簡單、容易實施和高性價比，所以得到全球超過400個廠家的支持，使用的設備節(jié)點超過700萬個，有多達250個硬件廠商提供Modbus的兼容產(chǎn)品：如Ebtron公司的空氣流監(jiān)測站；Acrison公司的重量進料控制器；DVT-Cognex公司的圖像識別傳感器；Flow-serve公司的流量控制器；Honeywell-Eurotherm公司的記錄儀；Ormec公司的運動控制器；GE Fanuc公司的PLC產(chǎn)品。另有多達150個軟件產(chǎn)品支持Modbus，如Matrikon公司的OPC產(chǎn)品。還有許多開發(fā)工具，如Ethereal-Cimetrics公司的協(xié)議分析儀；Ergotec公司的Java Beans(www.modbus.org)。
本文介紹基于Modbus的應用及解決方案。
Modbus TCP/IP以太網(wǎng)具有很高的速度性能：響應時間小于10ms，目前可滿足工業(yè)控制中90%應用需求，其下一個實現(xiàn)目標是：響應時間小于1ms！
由于Modbus是制造業(yè)、基礎設施環(huán)境下真正的開放協(xié)議，故得到了工業(yè)界的廣泛支持，是事實上的工業(yè)標準。還由于其協(xié)議簡單、容易實施和高性價比，所以得到全球超過400個廠家的支持，使用的設備節(jié)點超過700萬個，有多達250個硬件廠商提供Modbus的兼容產(chǎn)品：如Ebtron公司的空氣流監(jiān)測站；Acrison公司的重量進料控制器；DVT-Cognex公司的圖像識別傳感器；Flow-serve公司的流量控制器；Honeywell-Eurotherm公司的記錄儀；Ormec公司的運動控制器；GE Fanuc公司的PLC產(chǎn)品。另有多達150個軟件產(chǎn)品支持Modbus，如Matrikon公司的OPC產(chǎn)品。還有許多開發(fā)工具，如Ethereal-Cimetrics公司的協(xié)議分析儀；Ergotec公司的Java Beans(www.modbus.org)。
本文介紹基于Modbus的應用及解決方案。
施耐德電氣公司所提供的遠程終端設備(RTU)是一種工業(yè)應用的完整解決方案，主要應用于對遠程設備的狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，它以施耐德電氣公司PLC為基礎結合用戶需求(包括硬件和軟件)，完成所有精確控制和數(shù)據(jù)傳輸。此方案可用于多種苛刻的工業(yè)環(huán)境，如圖1。
通信協(xié)議采用Modbus，RTU在Modbus網(wǎng)絡中，可扮演主設備或從設備，也可按需要隨時交換主/從角色，速度為1200～19200波特率，8位或7位數(shù)據(jù)位，可選有/無校驗位，一位停止位。
通信接口和介質(zhì)多種多樣，接口有RS-232/485/422多站方式，有線方式有直連線、租用電話線、公用電話線PSTN、局域以太網(wǎng)、廣域ISDN、ATM、FR和XDSL等，無線方式有射頻(RF)、紅外線、微波、擴頻和衛(wèi)星(VSAT)等。因Modbus是面向消息(Message)的協(xié)議，故與接口和介質(zhì)無關，幾乎可用所有介質(zhì)傳輸，在國內(nèi)的應用也已涵蓋了上述方式。
例外報告可通過標準功能XMIT來實現(xiàn)，完成從設備轉(zhuǎn)換和例外信息的及時發(fā)送。整個RTU設備可緊湊地裝于NEMA12防銹鋼柜或NEMA4X玻璃纖維柜內(nèi)。電源可選：85～264VAC；24V DC；105～370VDC。
字串3
二 人機界面+可編程控制器+變頻調(diào)速器應用
這是一種設備制造商(OEM)和傳統(tǒng)設備改造時經(jīng)常使用的方案，典型配置如圖2。圖中人機界面(HMI)可以是圖形或文字的，一般文字型HMI比圖形的HMI要價格低廉。圖中的變頻器(VSD)只畫了一臺，實際上使用RS-485的多站總線，最多可連接31臺。PLC可按工藝要求，對變頻器速度進行控制。
完成上述方案的關鍵是需知道變頻器內(nèi)部的命令字和各參數(shù)的寄存器號，以下以施耐德公司ATV58變頻器為例說明PLC如何操作變頻器：
命令字CMD(變頻器地址W400)
位15：1：簡單控制方式
位1：=0 串行連接無效
=1串行連接有效
位7：=0
=1 故障復位
位8：=0 激活串行連接控制
=1 取消串行連接控制
位11：=0 正轉(zhuǎn)
=1 反轉(zhuǎn)
位12：=0 運行
=1 停止(減速停車)
位13：=0
=1 直流注入停車
位14：=0
=1 快速停車 字串2
通過PLC的Modbus寫命令，把代碼發(fā)送到W400寄存器中，實現(xiàn)對變頻器的控制，舉例：
正轉(zhuǎn)運行 CMD=H‘8002’
頻率設定 W401 LFR
轉(zhuǎn)速設定 W603 LFRD
反轉(zhuǎn)運行 CMD=H‘8802’
頻率設定 W401LFR
轉(zhuǎn)速設定 W603 LFRD
減速停車
CMD=H‘9002’
直流注入停車
CMD=H‘A002’
快速停車CMD=H‘C002’
自由停車CMD=H‘8000’
因設備制造商對價格較敏感，所以也有把上述標準配置進行簡化的版本，如圖3，控制和操作原理基本相同。
評論