1、导言
现场总线技能是当今主动化范畴开展的热门之一，是完结工业操控网络化的重要技能。许多主动化公司都开发了多种现场总线技能规范，例如Profibus，LonWorks，Modbus等，Profibus，LonWorks总线功用强，牢靠性高，但一起价格也比较贵重，比较适用于大中型操控体系。而依据RS485接口的Modbus通讯协议较适用于小型操控体系或单机操控体系，为完结低成本，高性能的主从式计算机网络监控供给了或许。
Modbus协议是MODICON公司开发的敞开式现场总线通信协议，它契合OSI规范协议会集数据链路层规矩的高档数据链路操控协议，但做了简化处理。因为其功用比较完善并且运用简略，数据易于处理，协议敞开，因而在各种智能设备中被广泛选用。
2、运用布景
图1操控体系结构图
在纸张抄造的进程中，成纸的均匀度取决于纤维在流浆箱中的涣散程度和流浆箱唇板开口的均匀度。在车速超越250米／分的纸机上，有必要装备气垫式流浆箱，其首要操控参数是总压、浆位和浆速/网速比。操控总压的意图是为了使从流浆箱流送到网上的纸浆流量和流速均匀安稳，操控浆位的意图是为了取得恰当的纸浆流域，以削减横流和浓度的改变。发生和坚持可控的喘流以约束纤维的絮聚。因为流浆箱操控体系为强耦合体系，在总压调理时会影响浆位，而在浆位调理时又会影响总压，若处理不妥会引起振动，或持续性的动摇，会严重影响抄纸质量，故需求解耦操控。
流浆箱操控体系结构如图1所示，其间操控器选用ABBAC3150系列PLC，因为解耦操控算法在上位机中完结，并且对流浆箱操控体系调理的快速性有必定要求，这样就需求高性能，低成本的通讯总线来完结上位机与PLC的快速数据交换。
ABBAC3150系列PLC具有两个串行通讯端口COM1和COM2。COM1具有Modbus、ASCII和Programming三种方式，一般确诊和下载程序用COM1；COM2具有CS31和Modbus两种方式，现场上位机与PLC通讯时运用COM2的Modbus方式，其最高通讯速度可达187.5K，实践运用时选用了57.6K的通讯速度。
3、Modbus通讯协议介绍
作为现代自控体系中常用的协议之一，Modbus选用主从应对办法，即只要一个设备作为主机能主动发送问询信息，其它设备都是作为从机呼应主机的指令或将所需的信息回来至主机。该协议支撑在串行总线上有一个主机和247个从机，每个从机具有仅有的地址。读取或写入信息除要求从机地址外，还需求数据寄存器的地址。Modbus协议可运用两种方式进行通讯：ASCII和RTU，这两种方式在报文结构、功用指令上是相同的，仅帧信息的表明办法不同罢了。它们的区别是：选用RTU方式通讯时，信息是以8位二进制办法传输的，而选用ASCII时，信息是以字符为基本单位传输的，每个字符都用ASCII码表明。ASCII的长处是通用性好，读取简略。但在相同传输速率下，RTU方式比ASCII方式传输功率进步一倍。本文将介绍RTU方式通讯的完结办法。
Modbus帧格局由地址、功用码、数据段、校验码组成，数据段内容依据主－从或从－主联系可包含寄存器开端地址、寄存器数、数据位，格局如下：
每一帧数据以至少3.5个字符的间隔时刻（T1-T2-T3-T4）标志开端和完毕，整个信息帧有必要以接连的信息流进行传输，然后确保CRC校验的正确。其间：
地址为8位，从机的有用地址规模是0-247，其间0是播送地址。
功用码为8位，有用编码为1-255。
数据段可由多组数据组成，首要包含从机要完结功用码功用所需的附加信息。
CRC为此帧数据的循环冗余校验码，用于确保整帧数据传输的正确性。
4、上位机与PLC通讯的详细完结
图2守时器程序流程
作为Modbus主机的上位机经过Modbus通信协议能够拜访从机ABBAC3150系列PLC里一切类型的输入、输出、内部及常量数据。可是为使上位机更高效地读取PLC中的数据，需求即将读取的数据合理安排，这儿咱们将上位机需求拜访的一切输入、输出、内部字或位数据经转化都在PLC中以必定次序按地址接连地寄存在内部字存储区中，以便上位机每次只用一条读恳求指令读取此块内部字存储区，即可获取所需的悉数PLC数据。这样能够明显的进步通讯功率，一起简化上位机程序。咱们将读恳求指令存在QueryData数组中，如下：
［next］
DimQueryData（1to8）AsByte
QueryData（1）=（&H1）‘PLC地址为1
QueryData（2）=（&H3）‘功用码为3，读取n个数据
QueryData（3）=（&H2E）‘数据地址为2E60
QueryData（4）=（&H60）
QueryData（5）=（&H0）‘数据个数为81个
QueryData（6）=（&H51）
QueryData（7）=（&H8D）‘校验码
QueryData（8）=（&H0）
将QueryData数组经过MSComm控件发送给PLC，这样PLC就会将其所需的悉数数据（从PLC地址2E60开端到2EB0完毕的81个地址接连的数据）一次回来给上位机。
因为Modbus协议选用主从应对办法，即上位机程序中需求守时或循环发送读取PLC数据的读写恳求指令，而PLC对收到的每一条恳求指令按协议规矩进行回应。如此一应一答循环往复完结数据收集和操控指令的发送。一起为了防止读写抵触，要操控每两条恳求指令发送的时刻间隔。下面这段程序简略的说明晰读、写指令发送是怎么操控的：
While（1）
DoEvents
IfbNeedToWriteNewDataThen
‘写指令
MSComm1.Output=SetData
TimeDelay（100）‘延时100毫秒
ReceiveData=MSComm1.Input
bNeedSendNewData=False
Else
‘读指令
MSComm1.Output=QueryData
TImeDelay（100）‘延时100毫秒
ReceiveData=MSComm1.Input
buf=ReceiveData
‘处理、转化
CallPrecessPLCData（buf）
EndIf
Wend
实践运用中选用守时读写的办法，流程如图2所示。上位机将处理、转化过的数据存入数据库，并以动态趋势和前史趋势的方式显示出来，一起供给报警指示。一切要害参数都要取得相应权限后方可从上位机写入PLC。
上位机运用Windows2000操作体系，监控程序用VB6.0编写，这样能够确保上位机安稳的运转，监控程序经过串口从ABBAC31PLC可取得各现场进程值和参数，也可随时依据工艺要求对PLC中的参数进行更改设置，然后对生产进程施行有用操控，在更改车速时，体系会主动更改总压设定值，使浆网速比满意条件。一起对各种或许呈现的毛病给出了在线协助和排查办法，极大的方便了操作工的运用和保护。
5、总结
本操控体系在某纸厂五万吨生产线中已成功运用，现场运转安稳，压力、液位曲线十分平稳，操控作用和通讯速度方面令人满意，已顺畅经过检验，也为抄造高品质的纸张供给了有力的保证。Modbus通讯协议以其格局简略、编程简略、传输间隔远、通讯牢靠、通讯速率高、设备间连接成本低一级长处使得它将能得到更广泛的运用。
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