Modbus在兩個PLC之間通訊研究

摘要：隨著工業技術發展，尤其在自動化控制領域，人們越來越注重：高性價比的通訊方式。本文在闡述Modbus的基本原理和數據傳送模式基礎上，分析了Modbus通信的特點。給出了浙江某城市污水處理項目，使用Modbus通訊的實例。實現了Step7 200中，不同cpu之間的相互通訊，數據相互傳輸。實踐證明：Modbus通訊具有性能穩定，安全可靠，傳輸距離遠等特點。

關鍵詞：Modbus；數據傳送 ；相互通訊

Step7 200指令庫中有Modbus協議的子程序和終端服務程序。Modbus 協議只有一個主站 ， 可以有1～247 個從站 。Modbus 通信只能從主站發起 ， 從站接受。此外Modbus從站庫僅支持端口0通訊。

1 .Modbus通信協議

Modbus 協議是法國施耐德公司推出的一個全開放的“主從式（Master/Slave）”通信協議，通過此協議，控制器之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以進行通信。它的開放性、可擴充性和標準化使它成為一個通用工業標準。

1.1.Modbus通訊特點

1.1.1.標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。目前，支持Modbus的廠家超過400家，支持Modbus的產品超過600種。

1.1.2.Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

1.1.3.Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發簡單。

1.2. Modbus傳輸方式：

在ModBus系統中有兩種種傳輸模式可選擇。這兩種種傳輸模式與從機PC通信的能力是同等的。選擇時應視所用ModBus主機而定，每個ModBus系統只能使用一種模式，不允許兩種模式混用。一種模式是ASCII（美國信息交換碼），另一種模式是RTU（遠程終端設備）

ASCII可打印字符便于故障檢測，而且對于用高級語言（如Fortran）編程的主計算機及主PC很適宜。RTU則適用于機器語言編程的計算機和PC主機。

用RTU模式傳輸的數據是8位二進制字符。如欲轉換為ASCII模式，則每個RTU字符首先應分為高位和低位兩部分，這兩部分各含4位，然后轉換成十六進制等量值。用以構成報文的ASCII字符都是十六進制字符。ASCII模式使用的字符雖是RTU模式的兩倍，但ASCII數據的譯碼和處理更為容易一些，此外，用RTU模式時報文字符必須以連續數據流的形式傳送，用ASCII模式，字符之間可產生長達1s的間隔，以適應速度較慢的機器。本文案例主要采用RTU通信模式。

2. Modbus通信在浙江某城市污水處理項目中的應用

該項目使用Step7 200 含有的I/O點共有160個，如果用單個cpu226，無法滿足要求，故使用兩個cpu。因為自動化程序要求很高，所以cpu之間必須滿足相互通訊，相互連鎖。

2.1.硬件需求

2臺CPU226，一臺EM243，2臺EM223（32入/32出），8臺EM231，3臺EM232

用串口電纜連接 Modbus 主從站 ， 可在線監控，實時數據傳輸。連接如圖1所示。

圖1 PLC模塊之間的通訊連接

2.2. Modbus之間的軟件實現

2.2.1.從站組態說明

2.2.1.1.初始化Modbus從站，將從站地址Mode設為1，波特率設為9600，無校驗，無延遲。每次掃描時執行Modbus_Slave

2.2.2.主站組態說明

2.2.2.1.每次掃描時調用 MBUS_CTRL 指令來初始化和監視Modbus主站設備 。Modbus主設備設置為9600 波特，無奇偶校驗 。允許有1S鐘的應答時間。

2.2.2.2. MBUS_MSG指令讀取從站的地址 Addr的數值 。保持寄存器存儲區DataPtr從VB200開始，長8個字節。

將程序分別下載到主站PLC和從站PLC中。用PPI電纜線連接主站PLC，并分別將主從站PLC設為RUN。進行在線監控。Modbus通訊可以滿足，從站讀取的模擬量，主站可以同步讀取傳輸：主站的命令，從站可以完全執行。

3. 結束語

自本通訊系統運行以來，PLC與Modbus間的通訊一直正常，從未出現過任何軟、硬件故障以及其它干擾現象，有效地保證了自動控制系統的正常運行。可見，PLC之間使用Modbus通訊是一種行之有效的方法。PLC和上位機WINCC可以讀取儀表中溫度測量值、設定值等，同時可以遠程設置繼電保護裝置和直流屏設備中的數據，極大地方便了現場的控制和操作。由此看來，利用Modbus通訊可以很好解決兩個或者多個PLC之間的通訊，尤其在分布式控制系統中，這種通訊是一個值得推廣的方式，在電力自動控制系統中，一定會取得更加成功的應用。

參考文獻：

[1]韓婷 郭彤穎 邱繼紅 李鵬 魏宏基 Modbus通信在城市輕軌變頻器控制中的應用

[2]GB 19582.3—2004 基于MODBUS協議的工業自動化網絡規范

[3]陳柏金 通用串行口訪問Modbus現場控制網絡

作者簡介：張明廣（1983-），男，學士。