现场总线控制系统（FCS）系列：Schneider Electric Modbus_（11）.Modbus案例分析与实践.docx

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Modbus案例分析与实践

1.Modbus协议简介

Modbus是一种广泛使用的通信协议，特别适用于工业自动化领域。它最初由Modicon公司于1979年开发，用于通过串行线路实现PLC（可编程逻辑控制器）之间的通信。随着时间的推移，Modbus协议已经发展成为一种标准协议，并被许多不同的设备和系统支持。Modbus协议的主要特点是简单、可靠且易于实现，这使得它在工业现场总线控制系统中非常受欢迎。

1.1Modbus协议的通信方式

Modbus协议支持两种通信方式：串行通信和TCP/IP通信。

串行通信：通常使用RS-232、RS-485等物理层标准。串行Modbus可以配置为ASCII或RTU模式。

ASCII模式：所有消息使用ASCII编码，每个字节用两个字符表示。

RTU模式：所有消息使用二进制编码，每个字节用一个字符表示，效率更高。

TCP/IP通信：通常使用以太网，通过ModbusTCP协议实现。ModbusTCP是一种基于TCP/IP的Modbus协议，用于在以太网网络中传输Modbus数据。

1.2Modbus协议的数据模型

Modbus协议定义了四种类型的数据区域：

线圈寄存器（Coils）：1位的布尔值，用于表示开关状态。

离散输入（DiscreteInputs）：1位的只读布尔值，用于表示输入设备的状态。

保持寄存器（HoldingRegisters）：16位的只读或可写整数，用于存储各种数据。

输入寄存器（InputRegisters）：16位的只读整数，用于存储输入数据。

1.3Modbus协议的功能码

Modbus协议定义了一系列功能码，用于执行不同的操作。常见的功能码包括：

01(0x01)：读取线圈状态

02(0x02)：读取离散输入状态

03(0x03)：读取保持寄存器

04(0x04)：读取输入寄存器

05(0x05)：写单个线圈

06(0x06)：写单个保持寄存器

15(0x0F)：写多个线圈

16(0x10)：写多个保持寄存器

2.Modbus在混凝土生产控制系统中的应用

混凝土生产控制系统通常需要监控和控制多个设备，如搅拌机、输送带、称重传感器等。Modbus协议可以通过串行通信或以太网连接这些设备，实现数据的高效传输和设备的远程控制。

2.1搅拌机控制

搅拌机是混凝土生产系统中的核心设备之一。通过Modbus协议，可以实现对搅拌机的启停控制、速度调整、状态监控等功能。

2.1.1搅拌机启停控制

假设搅拌机的启停状态通过Modbus线圈寄存器0x0000控制。1表示启动，0表示停止。我们可以使用Python编写的Modbus客户端来控制搅拌机的启停状态。

#导入Modbus客户端库

frompymodbus.client.syncimportModbusTcpClient

#创建Modbus客户端实例

client=ModbusTcpClient(192.168.1.100)

#连接到搅拌机的Modbus服务器

client.connect()

#写单个线圈，启动搅拌机

client.write_coil(0x0000,1)

#写单个线圈，停止搅拌机

client.write_coil(0x0000,0)

#关闭连接

client.close()

2.1.2搅拌机速度调整

假设搅拌机的速度通过Modbus保持寄存器0x0001控制。寄存器的值表示搅拌机的速度（0-100，单位为百分比）。我们可以使用Python编写的Modbus客户端来调整搅拌机的速度。

#导入Modbus客户端库

frompymodbus.client.syncimportModbusTcpClient

#创建Modbus客户端实例

client=ModbusTcpClient(192.168.1.100)

#连接到搅拌机的Modbus服务器

client.connect()

#写单个保持寄存器，设置搅拌机速度为50%

client.write_register(0x0001,50)

#关闭连接

client.close()

2.2输送带控制

输送带用于将原材料从一个位置输送到另一个位置。通过Modbus协议，可以实现对输送带的启停控制、速度调整、状态监控等功能。

2.2.1输送带启停控制

假设输送带的启停状态通过Modbus线圈寄存器0x0002