施耐德莫迪康系列PLC三种主要通讯功能的研究

(辽宁忠旺集团有限公司 辽宁 辽阳 111300)

一个高度集成的自动化系统，不仅仅是单独某一个品牌的PLC、上位机、伺服系统、变频器、传感器等，还会有其他品牌的产品结合进来，这样在上位机与下位机之间、在控制系统与传动系统之间、甚至在机器与机器之间都用各种各样的通讯，将其有机的结合在一起。这是目前电气自动化领域的现状。下面就施耐德莫迪康PLC来研究这个品牌所支持的三种通讯。这个系列PLC带有一个以太网端口、一个串行端口和一个Canopen主站。

一、工业以太网

工业以太网是用于表示采用标准以太网物理层的工业协议的术语。施耐德所包含的以太网协议有EtherNet/IP、Modbus TCP、TCP/UDP三种。典型的工业以太网架构,TM251PLC可以做EtherNet/IP通讯的服务器，施耐德目前只有这一款产品支持：

A:控制网络(此网络中包含逻辑控制器、SCADA系统、PC、HMI、交换机......)；

B:设备网络(此网络中包含连接逻辑控制器特定通讯端口的设备。)如下：

1：逻辑控制器

2：菊连设备

3：以太网交换机

4：I/O岛(ModbusTCP)

5:视觉传感器(EtherNet/IP)

6:PC和HMI(TCP/UDP)

2、4和5工业以太网设备(EtherNet/IP / Modbus TCP)此架构可以使用Somachine软件配置。

在Somachine中通过组态编程READ_VAR和WRITE_VAR来实现Modbus TCP以太网通讯，通过socket编程实现TCP/UDP以太网通讯。

二、串行通讯

众所周知PLC大多数支持串行通讯，施耐德PLC也是如此。通过串行线路配置窗口可以配置串行线路的物理参数，对于连接到端口的每个串行设备，以下参数必须相同。波特率：传输速度(位/秒)；奇偶校验：用于错误检测；数据位：用于传输数据的位数；停止位：停止位的数目；物理介质：指定要使用的介质：RS485和RS232；极化电阻器：控制器中一般都集成了极化电阻器。施耐德的Somachine中配备了这几种管理器：SoMachine 网络管理器、Modbus 管理器、ASCII 管理器和Modbus IOScanner四种。最大波特率可以达到115200(位/秒)。SoMachine 网络管理器主要用于串行线路进行SoMachine 编程，要将 SoMachine 网络管理器添加到控制器，请在硬件目录中选择 SoMachine - 网络管理器，将其拖到设备树，然后将其放到一个突出显示的节点上，不需要进行配置即可。

Modbus 管理器用于主站或从站模式下的 Modbus RTU 或 ASCII 协议。RTU是使用二进制编码和 CRC 错误校验(8 个数据位)，ASCII是消息采用 ASCII 格式，LRC 错误校验(7 个数据位)。寻址：指定设备类型，主站或者从站。地址：设备的Modbus地址(选择从站时)。帧间时间(毫秒)：避免总线冲突的时间，对于链路上的每个 Modbus 设备，此参数设置必须完全相同。串行线路设置：串行线路配置窗口中指定的参数。当将控制器配置为 Modbus 主站时，PLCCommunication 库支持以下功能块：ADDM、READ_VAR、SEND_RECV_MSG、SINGLE_WRITE、WRITE_RED_VAR、WRITE_VAR。

MODBUS的ASCII协议和RTU协议相比，MODBUS ASCII协议拥有开始和结束标记，而MODBUS RTU却没有，所以ASCII协议的程序中对数据包的处理能更加方便。MODBUS ASCII协议的DATA域传输的都是可见的ASCII字符，因此在调试阶段就显得更加直观。MODBUS ASCII的主要缺点是传输效率低，因为它传输的都是可见的ASCII字符，所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU协议。

三、Canopen通讯

莫迪康PLC的Canopen通讯主要用来PLC对伺服和变频器等设备的。PLC作为Canopen主站可以支持从站的数量与PLC的型号有关系，比如M241可以扩展63 个 Canopen 从站设备。Canopen应用协议符合CAN标准，CAN 现场总线的每一端都需要一个电阻器(R)。下面介绍Canopen配置及应用。

在Somachine环境下，单击设备树中 CANx 节点旁边的加号按钮，在添加设备窗口中，选择 CANopen 性能并单击添加设备按钮。双击CAN0来配置波特率，最高为1000000。双击 CANopen_Performance，配置节点ID，如果选中使能同步生产，则会将 CAN0_Sync 任务添加到应用程序树选项卡中的应用程序。请勿删除或更改 CAN0_Sync 任务的类型或外部事件属性。如果这样做，SoMachine 会在您尝试生成应用程序时检测到错误，因而您无法将其下载到控制器。如果在 CANopen_Performance 选项卡的 CANopen 管理器子选项卡中取消选中使能同步生产选项，则会自动从程序中删除 CAN0_Sync 任务。在PDO和SDO中添加用户需要控制和传输的参数。CAN 0 端口 用作 CANopen 主站时的CAN0 STS 状态 LED。可以帮助判断CanopenCAN0 STS 状态 LED。可以帮助判Canopen总线的通讯状态。红色一次闪烁/伴随绿色亮起，表示已达到可接受的检测到的错误限制阈值；红色两次闪烁/伴随绿色亮起，表示有节点防护或心跳事件；红色亮起，表示总线关闭；绿色亮起，表示Canopen总线工作。

本文详细介绍了使用施耐德莫迪康PLC最重要的三种通讯的原理和使用，结合现场应用希望也可以给你带来启发，无论是选型还是理解或者操作上希望能给读者带来一定的帮助。

【注释】

① CANopen 联网概念基于国际标准 CAN。CANopen 由 CiA(CAN in Automation)的 DS301 规范定义为统一应用层。

② Socket 英文原义是“孔”或“插座”，通常也称作“套接字”，应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。