西门子PLC控制系统轮巡功能的设计与实现

2017-03-18杨键天津渤化石化有限公司天津300452

化工管理 2017年2期

关键词：功能块管脚字节

杨键(天津渤化石化有限公司,天津 300452)

杨键(天津渤化石化有限公司,天津 300452)

本文提出采用一种基于MODBUS RTU（RS485）通讯协议，实现西门子PLC系统作为master实现对多个slave站的通讯应用，介绍了西门子PLC作为master的组态设计与实现。

MODBUS；PLC；通讯

在目前的工业控制领域，对同一厂区的不同控制系统之间要求远程监控控制的需求不断加大。通过利用MODBUS RTU Master/Slave协议，实现主站PLC对多从站进行数据采集和控制，保证了可靠有效的实时数据传递和控制效果。

1 MODBUS RTU（RS485）通讯协议

1.1 MODBUS通讯协议

Modbus协议是使用了一个可以使网络上的各个控制器能够识别的消息结构。各个控制器之间通过识别消息，来完成需要的动作。Modbus协议可以将不同生产厂商的设备连接到一起形成控制网络，进行监控控制。在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。Modbus网络要求只可以有一个mas⁃ter，网络上所有的消息都由它发出。每条网络最大有247个slave控制器。

1.2 Modbus传输模式

Modbus协议有ASCII或RTU两种传输模式。本文采用RTU模式。用RTU模式传输的数据是8位二进制字符且报文字符必须以连续数据流的形式传送。

1.2.1 主机请求数据报文格式

如表1所示。(功能码以03为例)

表1 主机请求数据报文格式表

1.2.2 从站响应读数命令报文格式

如表2所示。(功能码以03为例)

表2 从站响应读数命令报文格式表

2 系统组态过程

2.1 西门子PLC功能块

2.1.1 DB块构建

我们以S7组态环境为例，因为Modbus协议通讯报文8位二进制字符固定格式，所以我们要先构建第一个DB块，起名以DB1为例，用来完成master站发送请求报文信息的收集。这个DB块中需要定义一个字节的slave站地址（byte类型）、一个字节的功能码（byte类型）、两个字节的起始地址（word类型）、和两个字节的数据长度（word类型）。然后，我们构建第二个DB块，起名DB2为例，这个DB块主要用来接收slave站的回复数据。

2.1.2 FB7,FB8功能块

PLC控制器要完成发送与接受功能，需要西门子功能块库中的FB7接收功能块与FB8发送功能块。而将它们使用的时候会自动生成背景DB块，为了方便使用将DB命名为相应的DB7与DB8。

2.1.3 FC功能块

FC功能块完成轮巡程序的写入，最后将FC块在OB1或OB35中调用即可完成轮巡。

2.2 轮巡程序

a.将第一个slave站地址，功能码、起始地址、数据长度分别写入DB1的对应地址。

b.将第一个slave站接收DB块的号码（本文为2）写入DB7的DBW4，将接收起始地址写入DB7的DBW6。

c.重复前2步操作完成剩余slave站。

d.为每个slave站程序设置入口条件，条件满足启动，不满足等待。

e.设置FB7的LADDR管脚为CP341卡件的地址，启动条件为对应的slave站的条件。设置FB8的LADDR管脚为CP341卡件的地址，DB_NO管脚填入1，DBB_NO管脚填入0，SF管脚填入'S',LEN管脚填入6,R_TYP管脚填入'X',REQ管脚为对应的slave站启动条件。

2.3 CP341卡件设置

在CP341中设置modbus master类型、波特率、停止位、奇偶效验位等参数后load。