现场总线控制系统（FCS）系列：Schneider Electric Modbus (煤炭工业应用)_（11）.Modbus与PLC在煤炭工业中的集成.docx

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Modbus与PLC在煤炭工业中的集成

Modbus协议概述

Modbus协议是一种通用的通信协议，最初由Modicon公司在1979年为工业自动化领域开发。Modbus协议支持多种物理接口，包括串行通信（如RS-232、RS-485）和以太网（如ModbusTCP）。Modbus协议的主要特点包括简单、可靠和开放性，使其成为工业自动化中最广泛使用的协议之一。

Modbus协议的基本结构

Modbus协议的基本结构包括以下几个部分：

消息帧：每个Modbus消息由一个消息帧组成，消息帧包括设备地址、功能代码、数据域和错误检测域。

设备地址：每个Modbus设备都有一个唯一的地址，用于标识网络中的设备。

功能代码：功能代码指示设备执行的具体操作，如读取寄存器、写入寄存器等。

数据域：数据域包含实际的数据，如寄存器的值。

错误检测域：用于检测消息传输过程中是否出现错误，常见的错误检测方法有CRC（循环冗余校验）和LRC（纵向冗余校验）。

Modbus功能代码

Modbus功能代码定义了设备可以执行的操作。常见的功能代码包括：

0x01：读取线圈状态

0x02：读取输入状态

0x03：读取保持寄存器

0x04：读取输入寄存器

0x05：写单个线圈

0x06：写单个保持寄存器

0x0F：写多个线圈

0x10：写多个保持寄存器

Modbus与PLC的集成

在煤炭工业中，Modbus协议常用于将PLC（可编程逻辑控制器）与其他设备进行通信。PLC可以通过Modbus协议读取和写入传感器、执行器和其他工业设备的数据，实现对煤炭生产过程的监控和控制。

PLC与Modbus设备的通信配置

1.硬件准备

在进行Modbus与PLC的集成之前，需要准备以下硬件：

PLC：如SchneiderElectric的ModiconM340系列PLC。

Modbus设备：如传感器、变频器、智能仪表等。

通信模块：如ModbusRTU通信模块或ModbusTCP通信模块。

通信线缆：根据通信模块的类型，选择合适的通信线缆，如RS-485线缆或以太网线缆。

2.软件准备

编程软件：如SchneiderElectric的UnityPro。

配置工具：如ModbusPoll或ModbusSlave模拟器。

通信配置步骤

硬件连接：

将PLC的通信模块与Modbus设备通过通信线缆连接。

确保所有设备的通信参数一致，如波特率、数据位、停止位和校验位。

软件配置：

打开UnityPro，选择相应的PLC型号。

在项目中添加通信模块，如ModbusRTU或ModbusTCP模块。

配置通信模块的参数，确保与硬件连接一致。

定义Modbus设备的地址和功能代码。

示例：读取传感器数据

假设我们有一个ModbusRTU传感器，地址为1，需要读取其保持寄存器中的温度数据（地址为40001）。

1.硬件连接

使用RS-485线缆将PLC的ModbusRTU通信模块与传感器连接。

确保所有设备的通信参数一致，如波特率9600、数据位8、停止位1、校验位无。

2.软件配置

打开UnityPro，选择ModiconM340PLC。

在项目中添加ModbusRTU通信模块。

配置通信模块的参数，如波特率9600、数据位8、停止位1、校验位无。

定义传感器的地址为1，功能代码为0x03（读取保持寄存器）。

3.编写程序

//UnityPro梯形图示例

//读取ModbusRTU传感器的温度数据

//定义ModbusRTU通信模块

ModuleM1,Type:ModbusRTU,Address:1,BaudRate:9600,DataBits:8,StopBits:1,Parity:None

//定义Modbus请求

ModbusRequestR1,DeviceAddress:1,FunctionCode:0x03,StartAddress:40001,Quantity:1

//定义Modbus响应

ModbusResponseR2,Request:R1,Data:%MW10

//主程序

ProgramMain

//发送Modbus请求

LadderInstructionMB_SEND,Request:R1,Enable:%M0

//检查Modbus响应

LadderInstructionMB_RECV,Response:R2,Enable:%M1

//如果响应成功，将温度数据存储到%MW10