现场总线控制系统（FCS）系列：Schneider Electric Modbus_（12）.基于Modbus的PLC编程技巧.docx

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基于Modbus的PLC编程技巧

1.Modbus协议的基本概念

1.1Modbus协议简介

Modbus协议是一种通信协议，主要用于工业设备之间的通信。它由Modicon公司在1979年发明，并已成为一种广泛应用的工业标准。Modbus协议可以运行在多种物理层和网络层上，包括串行接口（如RS-232、RS-485）和以太网。Modbus协议分为两种主要类型：ModbusRTU和ModbusTCP。

ModbusRTU

ModbusRTU是Modbus协议的一种二进制通信协议，通常用于串行通信。它使用主从结构，主设备发送请求，从设备回应请求。每个请求和回应都包含地址、功能码、数据和校验码。ModbusRTU适用于噪声较大的工业环境，因为它使用循环冗余校验（CRC）来确保数据的完整性。

ModbusTCP

ModbusTCP是Modbus协议的以太网版本，使用TCP/IP协议栈进行通信。它同样采用主从结构，但不需要校验码，因为以太网协议已经提供了数据传输的可靠性。ModbusTCP适用于需要高速通信和远程访问的场合。

1.2Modbus数据模型

Modbus协议使用一种简单的数据模型，将数据存储在寄存器中。每个寄存器占用2个字节（16位），可以表示16位的整数值。Modbus协议定义了四种主要的数据类型：

线圈（Coils）：1位的布尔值，通常用于控制开关状态。

离散输入（DiscreteInputs）：1位的布尔值，通常用于读取输入状态。

保持寄存器（HoldingRegisters）：16位的整数值，通常用于读取和写入过程数据。

输入寄存器（InputRegisters）：16位的整数值，通常用于读取输入数据。

每种数据类型都有其特定的地址范围，例如：

线圈：0x0000-0xFFFF

离散输入：10000-19999

保持寄存器：40001-49999

输入寄存器：30001-39999

1.3Modbus功能码

Modbus协议定义了一系列功能码，用于指定请求的类型。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PLC中的应用

2.1PLC与Modbus通信

PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于工业自动化控制的设备。通过Modbus协议，PLC可以与其他设备进行通信，实现数据的交换和控制。PLC作为主设备时，可以读取和写入从设备的数据；作为从设备时，可以响应主设备的请求。

作为主设备

PLC作为主设备时，可以发送请求到从设备，读取或写入数据。例如，PLC可以读取传感器的数据，写入执行器的控制指令。

作为从设备

PLC作为从设备时，可以接收主设备的请求，并根据请求返回数据或执行相应的操作。例如，PLC可以接收来自HMI（人机界面）的控制指令，执行相应的控制动作。

2.2Modbus通信的配置

在PLC中配置Modbus通信通常涉及以下几个步骤：

选择通信接口：选择合适的通信接口（如RS-485或以太网）。

配置通信参数：设置波特率、数据位、停止位和校验方式（仅适用于ModbusRTU）。

定义数据地址：根据设备手册定义数据寄存器的地址。

编写通信程序：使用PLC编程语言（如梯形图或结构化文本）编写通信程序。

配置ModbusRTU

假设我们使用SchneiderElectric的ModiconM340PLC，配置ModbusRTU通信的步骤如下：

选择通信接口：在PLC的硬件配置中选择RS-485接口。

配置通信参数：设置波特率为9600，数据位为8，停止位为1，校验方式为无校验。

定义数据地址：定义线圈和寄存器的地址，例如线圈地址为0x0000-0x000F，保持寄存器地址为40001-40010。

编写通信程序：使用结构化文本（ST）编写通信程序，读取和写入数据。

(*读取从设备的线圈状态*)

VAR

ModbusMaster:ModbusMasterType;

CoilStatus:ARRAY[0..15]OFBOOL;

END_VAR

ModbusMaster.Address:=1;(*从设备地址*)

ModbusMaster.Function:=1;(*功能码01：读取线圈状态*)

ModbusMaster.StartingAddress:=0;(*起始地址*)

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