西門子PLC控制系統輪巡功能的設計與實現

楊鍵(天津渤化石化有限公司,天津 300452)

西門子PLC控制系統輪巡功能的設計與實現

楊鍵(天津渤化石化有限公司,天津 300452)

本文提出采用一種基于MODBUS RTU（RS485）通訊協議，實現西門子PLC系統作為master實現對多個slave站的通訊應用，介紹了西門子PLC作為master的組態設計與實現。

MODBUS；PLC；通訊

在目前的工業控制領域，對同一廠區的不同控制系統之間要求遠程監控控制的需求不斷加大。通過利用MODBUS RTU Master/Slave協議，實現主站PLC對多從站進行數據采集和控制，保證了可靠有效的實時數據傳遞和控制效果。

1 MODBUS RTU（RS485）通訊協議

1.1 MODBUS通訊協議

Modbus協議是使用了一個可以使網絡上的各個控制器能夠識別的消息結構。各個控制器之間通過識別消息，來完成需要的動作。Modbus協議可以將不同生產廠商的設備連接到一起形成控制網絡，進行監控控制。在中國，Modbus已經成為國家標準GB/T19582-2008。Modbus網絡要求只可以有一個mas?ter，網絡上所有的消息都由它發出。每條網絡最大有247個slave控制器。

1.2 Modbus傳輸模式

Modbus協議有ASCII或RTU兩種傳輸模式。本文采用RTU模式。用RTU模式傳輸的數據是8位二進制字符且報文字符必須以連續數據流的形式傳送。

1.2.1 主機請求數據報文格式

如表1所示。(功能碼以03為例)

表1 主機請求數據報文格式表

1.2.2 從站響應讀數命令報文格式

如表2所示。(功能碼以03為例)

表2 從站響應讀數命令報文格式表

2 系統組態過程

2.1 西門子PLC功能塊

2.1.1 DB塊構建

我們以S7組態環境為例，因為Modbus協議通訊報文8位二進制字符固定格式，所以我們要先構建第一個DB塊，起名以DB1為例，用來完成master站發送請求報文信息的收集。這個DB塊中需要定義一個字節的slave站地址（byte類型）、一個字節的功能碼（byte類型）、兩個字節的起始地址（word類型）、和兩個字節的數據長度（word類型）。然后，我們構建第二個DB塊，起名DB2為例，這個DB塊主要用來接收slave站的回復數據。

2.1.2 FB7,FB8功能塊

PLC控制器要完成發送與接受功能，需要西門子功能塊庫中的FB7接收功能塊與FB8發送功能塊。而將它們使用的時候會自動生成背景DB塊，為了方便使用將DB命名為相應的DB7與DB8。

2.1.3 FC功能塊

FC功能塊完成輪巡程序的寫入，最后將FC塊在OB1或OB35中調用即可完成輪巡。

2.2 輪巡程序

a.將第一個slave站地址，功能碼、起始地址、數據長度分別寫入DB1的對應地址。

b.將第一個slave站接收DB塊的號碼（本文為2）寫入DB7的DBW4，將接收起始地址寫入DB7的DBW6。

c.重復前2步操作完成剩余slave站。

d.為每個slave站程序設置入口條件，條件滿足啟動，不滿足等待。

e.設置FB7的LADDR管腳為CP341卡件的地址，啟動條件為對應的slave站的條件。設置FB8的LADDR管腳為CP341卡件的地址，DB_NO管腳填入1，DBB_NO管腳填入0，SF管腳填入'S',LEN管腳填入6,R_TYP管腳填入'X',REQ管腳為對應的slave站啟動條件。

2.3 CP341卡件設置

在CP341中設置modbus master類型、波特率、停止位、奇偶效驗位等參數后load。

3 結語

Modbus RTU通訊是現場兩個或幾個不同控制系統實現通訊的一個簡單例證，成功的解決了西門子PLC和第三方的通訊問題，節省了因標準儀表信號布線所需的大量電纜，并且可靠性得到了大幅度提高，是我們今后現場信號采集通訊值得借鑒的一個典型代表。

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[3]吉順平.西門子PLC與工業網絡技術.機械工業出版社, 2008.

[4]王海波.基于CP341的Modbus RTU通信的設計與實現.工礦自動化,2009,8:89-91.

[5]西門子技術手冊.CP340_CP341_CP440_CP441通訊及編程.2010:37-44.