基于ＭＯＤＢＵＳ ＲＴＵ的滾塑設備控制系統組態

摘 要：MODBUS現場總線是目前工控領域較為先進的控制技術，著重介紹對滾塑設備進行MODBUS RTU現場總線控制技術的改造中的幾個問題，首先是該控制系統的硬件選型問題，其次是PLC、變頻器、工控機的硬件組態問題，再次是利用相關軟件完成對整個系統的組態問題。在對運行系統的任何參數進行修改時，只需在上位機上設置就可實現，不需在現場對其他任何元件做出調整，同時做到對整個滾塑生產過程實現監控。

關鍵詞：滾塑設備；MODBUS RTU；現場總線；PLC 組態

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1810702

Systematic Condition of the Controlling Apparatus of Rolling Plastic

Equipment Based on MODBUS RTU

ZHAO Shuangyi，LIU Chengzhu，LIAN Ying，REN Jianke

(Xingtai University，Xingtai，054001，China)

Abstract：MODBUS field bus is a more developed controlling technique in the field of engineering controlling at present.This thesis mainly introduces several problems in the process of reforming the controlling technique of MODBUS RTU field bus of rolling plastic equipment.At first，the author introduces the hardware selection of the controlling system，then，the systematic condition of PLC，frequency converter and engineering controlling apparatus，at last，utilizing relative software to complete the systematic condition of the whole system.The correction of any variables of the working system can be all accomplished by a simple installment on the main computer with no need of adjusting any component on the spot and at mean time supervising the whole process of rolling plastic production.

Keywords：rolling plastic equipment;MODBUS RTU;field bus;PLC systematic condition

現場總線是應用于工業現場的可以在數字化控制設備之間實現雙向串行通信的控制系統，它是一種通信協議。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡和其他設備之間可以通信。MODBUS現場總線可以分為2種模式：MODBUS ASCⅡ和MODBUS RTU。本控制系統采用MODBUS RTU協議將工控機、PLC、變頻器組成一個數控網絡，實現了對滾塑設備的智能化控制。本控制系統以PLC的控制核心，利用上位機實現對系統運行中的時間及變頻器的運行頻率等諸多參數做出實時的監控、修改和記錄。

1 基于MODBUS RTU協議的滾塑設備控制系統主程序流程及控制系統元件選型

1.1 系統主程序流程

本系統采用順序的控制方式，主要由主程序模塊、通信程序模塊、定時程序模塊、運算模塊等組成。使用CXP軟件編寫執行程序，用PROTOCOL軟件設計通信程序。系統主程序流程由圖1所示。

1.2 控制系統的硬件選型

根據系統主程序流程、控制要求和對數字化設備的市場調研，控制系統的硬件選型如下：

(1) 慮到系統的兼容性和可擴展性，PLC選用歐姆龍CJ1M模塊化主機：

CPU 12；3個32點的高密度輸入單元CJ1WID231；4個16點的輸入單元CJ1WOC21；1個帶RS 485通信口的通信模塊SCU41；1個220 V電源模塊CJ1WPA205；端蓋(終端電阻)采用CJ1WTER01。

(2) 變頻器選用歐姆龍帶有RS 485(網線插口)的3D3MZ系列。

(3) 工控機選用研華系列產品，配置如下：

CPU P4;內存 512 MB;硬盤 80 GB;顯示器 NEC17寸液晶。

(4) 組態軟件采用北京世紀長秋的世紀星組態軟件，加256點硬件加密狗。

2 控制系統的組態

2.1 系統的結構

整個系統的結構如圖2所示。

2.2 PLC的組態

2.2.1 PLC的組成

各模塊自帶模塊間的擴展機座，除CPU和電源模塊外其他模塊位置可以顛倒，但考慮到PLC的通信問題及歐姆龍系列產品的特性，將通信模塊置于CPU之后。PIC組成如圖3所示。

2.2.2 軟件設置

利用歐姆龍編程軟件對CPU塊和PLC與上位機的通信網絡類型定義(見圖4)，各模塊進行定義設置(見圖5)。

2.3 通信模塊SCU41設置

將通信模塊的單元地址設置為０(默認)，使用標準的RS 485(Part1)通信端口。利用歐姆龍公司提供的Protocol軟件對SCU41設置通信格式：

數據格式：

數據位停止位 校驗錯誤校驗方式81偶CRC16循環冗余碼

2.4 變頻器本體設置

正反轉由外部端子輸入有效；

頻率信號設為來自RS 485的信號有效，通過上位機可以修改變頻器的頻率，以達到修改電機轉速的目的；11臺變頻器分別設為1~11號從站。

變頻器支持的MODBUS RTU消息幀格式：

3 組態軟件的設置

上位機與PLC之間的通信(世紀星組態軟件)設置如圖6所示。

該控制系統采用的是工控領域較為先進的現場總線控制系統，各數字元件之間的通信均兼容MOUDBUS通信協議。上位機利用世紀星組態軟件，全中文的操作界面，讓操作者更直觀的監控整個設備的生產過程，使操作方便化。該控制系統的投入低，而且運行可靠，將此控制系統應用到舊設備的改造上既可以節省購置新設備的費用，又能提高設備的智能化程度，符合我國的國情。

參 考 文 獻

［1］程周.電氣控制與PLC原理及應用(歐姆龍機型)\\.2版.北京：電子工業出版社，2006.

［2］陳在平.可編程序控制器(PLC)系統設計\\.北京：電子工業出版社，2007.

［3］劉洪濤.PLC 應用開發從基礎到實踐\\.北京:電子工業出版社，2007.

［4］陳建明.控制與 PLC 應用\\.北京:電子工業出版社，2006.

［5］蔡崧.傳感器與PLC編程技術基礎\\.北京:電子工業出版社，2005.

［6］許洪華.場總線與工業以太網技術\\.北京:電子工業出版社，2007.

［7］雷霖.現場總線控制網絡技術\\.北京:電子工業出版社，2004.

［8］林理明.數字通信技術\\.3版.北京:勞動出版社，2006.

作者簡介 趙雙義 男，1962年出生，副教授。主要從事自動化教學及自動控制系統設計。