【正文】 第一章 緒論 1第二章 基于Modbus總線控制的上位機通信的總體框架 2第三章 基于Modbus總線控制的上位機通信的硬件設(shè)計 3 氣動回路圖 3 主控制電路圖 4 PLC控制電路圖 5 上位機與PLC的連接圖 6 PLC與變頻器的網(wǎng)絡(luò)接線 6第四章 基于Modbus總線控制的上位機通信的軟件設(shè)計 7 Modbus通信 7 Modbus通信協(xié)議介紹 7 變頻器的Modbus RUT通信 8 Modbus通信協(xié)議描述 8 變頻器的Modbus RTU通信的實現(xiàn) 12 三菱FX系列PLC編程口通信協(xié)議 17 編程口RS422接口的介紹 17 基于三菱Fx PLC編程口的通信 17 上位機的VB監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 22 VB介紹 22 制作流 25 監(jiān)控系統(tǒng)的界面設(shè)計 26 監(jiān)控系統(tǒng)的代碼設(shè)計 29總結(jié) 35參考文獻 36致謝 37第一章 緒論PLC足專為工業(yè)控制而設(shè)計的專用計算機，其體積小，具有高可靠性和很強的抗干擾能力，配置靈活和完善的功能，因此在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。隨著工業(yè)自動化程度的提高，對PLC的應(yīng)用提出了更高的要求：更快的處理速度，更高的可靠性，控制與管理功能一體化，控制與管理一體化也就足將計算機信息處理技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用于PLC，使用用下位分散控制，用計算機提供圖形顯示界面，同時對下拉機進行監(jiān)控。所以通常采用計算機PC與PLC組成一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)。隨著工業(yè)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)控制中，交流電機的拖動越來越多地采用變頻器完成，而變頻器也不僅僅作為一個單獨的執(zhí)行機構(gòu)，而是隨著其不斷的智能化，可以同主機之間通過一定的通信方式結(jié)合成一個有機的整體。 雖然變頻器廣泛用于各行各業(yè)，但因其顯示面板簡單，且在對數(shù)據(jù)的處理、計算、保存等方面存在弱點，在一定程度上影響了變頻器在復(fù)雜控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，不過通信技術(shù)與變頻器相結(jié)合可以彌補這些缺點，可以利用PLC與變頻器之間的通訊功能實現(xiàn)遠程控制，采用RS485通信接口，使用MODBUS協(xié)議實現(xiàn)，對交流電機的拖動進行控制，這是一種低成本的聯(lián)接方案，可以極大地減少線路聯(lián)接的復(fù)雜性，避免現(xiàn)場可能的各種電磁干擾對控制設(shè)備的影響。同時增強了變頻器對數(shù)據(jù)處理，故障報警等方面的功能。第二章 基于Modbus總線控制的上位機通信的總體框架計算機通過三菱Fx系列PLC的程序下載線連接至PLC，PLC上 的485通信板連接到變頻器的PU接頭，這樣，計算機與PLC，PLC與變頻器就得以通信。 PLC和變頻器通過輸出給外部設(shè)備進而控制外部設(shè)備的運行。如圖21圖21第三章 基于Modbus總線控制的上位機通信的硬件設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)包括了氣動回路、主控制電路、PLC控制電路、上位機與PLC的接線圖。 氣動回路圖氣動回路：為送料缸，推料缸，龍門機械手提供動力能源。如圖31所示。圖 31 主控制電路圖主電路：為整流變壓模塊，變頻器，異步電動機，PLC等提供工作電源。圖32 PLC控制電路圖 即PLC的IO接線，接收外部信號，并將信息經(jīng)過CPU處理運算后經(jīng)由輸出口控制電磁換向閥，指示燈，變頻器。如圖33所示。圖 33 上位機與PLC的連接圖 計算機與PLC連接時是用計算機的9針串口，而PLC編程是8針圓頭的接口，這里就需要做一個轉(zhuǎn)換。其接線圖如34圖：圖34 PLC與變頻器的網(wǎng)絡(luò)接線PLC與變頻器的網(wǎng)絡(luò)通信，PLC端是用485通信板，而變頻器端則是PU接口，：圖 35第四章 基于Modbus總線控制的上位機通信的軟件設(shè)計 Modbus通信Modbus應(yīng)用層協(xié)議由美國Modicon公司(現(xiàn)為施耐德電氣旗下品牌)于1979年開發(fā)的，用于實現(xiàn)其PLC產(chǎn)品與上位機的通信。由于其簡單易用，得到了廣大工業(yè)自動化儀器儀表企業(yè)的采納與支持，實際上已成為了業(yè)界標(biāo)準，我國標(biāo)準化委員會已將Modbus協(xié)議作為我國工業(yè)自動化的行業(yè)標(biāo)準，分別制定了GB/(Modbus應(yīng)用層協(xié)議)，GB/(串行鏈路上的Modbus)和GB/(ModbusTCP)三個標(biāo)準。Modbus應(yīng)用層協(xié)議位于OSI模型中的第七層，將它嵌入到不同的低層協(xié)議中形成了三種具體的通信方式:Modbus串行鏈路、ModbusPlus和ModbusTCP，三種通信網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以通過網(wǎng)關(guān)來達到數(shù)據(jù)交換的目的。這些年來以太網(wǎng)的繁榮壯大使得將Modbus協(xié)議嵌入到TCP/IP協(xié)議中實現(xiàn)Modbus設(shè)備間的通信非常必要，鑒于此，1999年施奈德電氣發(fā)布了ModbusTCP協(xié)議，使得以太網(wǎng)上的Modbus設(shè)備可以通過502端口進行通信。 Modbus通信協(xié)議介紹Modbus是OSI模型第7層上的應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機/服務(wù)器通信。Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通訊。它己經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準。Modbus協(xié)議是一種在工業(yè)領(lǐng)域被廣為應(yīng)用的真正開放、標(biāo)準的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，被大部分SCADA(Supervisor Control And Data Acquisition數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))HMI(Human Machine Interface人機界面)軟件支持，所以它實際上己經(jīng)成為一種通用的工業(yè)標(biāo)準。有了它不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進行通訊的。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通訊時，此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包的結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。Modbus有兩種傳輸模式，一種是ASCII模式，另一種是RTU模式。當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCI工(美國標(biāo)準信息交換代碼)模式通訊，在消息中的每個s字節(jié)都作為兩個ASCI工字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點是字符發(fā)送的時間間隔可達到1秒而不產(chǎn)生錯誤。本文以RUT模式為例說明。 變頻器的Modbus RUT通信這里所使用的變頻器是三菱公司的FRD700系列， Modbus通信協(xié)議描述Modbus通信協(xié)議 Modbus協(xié)議定義了一個與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的Modbus協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）上引入一些附加域。 圖圖41啟動Modbus事務(wù)處理的客戶機創(chuàng)建Modbus應(yīng)用單元。功能碼向服務(wù)指示將執(zhí)行哪各操作。 Modbus協(xié)議建立了客戶機啟動的請求格式。 用一個字節(jié)編碼Modbus數(shù)據(jù)單元功能碼域。有效的碼字范圍是十進制1255（128—255為異常響應(yīng)保留）。當(dāng)從客戶機向服務(wù)器設(shè)備發(fā)送報文時，功能碼域通知服務(wù)器執(zhí)行哪種操作。 向一些功能碼加入子功能碼來定義多項操作。 從客戶機向服務(wù)器設(shè)備發(fā)送的報文數(shù)據(jù)域包括附加信息，服務(wù)器使用這個信息執(zhí)行功能碼定義的操作。這個域還包括離散項目和寄存器地址、處理項目數(shù)量以及域中的實際數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。 在某種請求中，數(shù)據(jù)域可是不存在的（0長度），在此情況下服務(wù)器不需要任何附加信息。功能碼僅說明操作。 如果在一個正確接收的Modbus ADU中，不出現(xiàn)與請求Modbus功能有關(guān)的差錯，那么服務(wù)器至客戶機的響應(yīng)數(shù)據(jù)域包括請求數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)與請求Modbus功能有關(guān)的差錯，那么域包括一個異常碼。服務(wù)器應(yīng)用能夠使用這個域確定下一個執(zhí)行的操作。 例如?？蛻魴C能夠讀一組離散量輸出或輸入的開/關(guān)狀態(tài)，或者客戶機能夠讀/寫一組寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容。 當(dāng)服務(wù)器對客戶響應(yīng)時，它使用功能碼域來指示正常（無差錯）響應(yīng)或者出現(xiàn)某種差錯（稱為異常響應(yīng)）。對于一個正常響應(yīng)來說，服務(wù)器僅原始功能碼響應(yīng)。圖42Modbus事務(wù)處理（無差錯）對于異常響應(yīng)，服務(wù)器返回一個與原始功能碼等同的碼，設(shè)置該原始功能碼的最高有效位為邏輯1.圖43 Modbus事務(wù)處理（異常響應(yīng)）Modbus主站/從站協(xié)議原理 Modbus串行鏈路協(xié)議是一個主—從協(xié)議。在同一時刻，只有一個主節(jié)點連接于總線，一個或多個子節(jié)點（最大編號為247）連接于同一個串行總線。Modbus通信總是由主節(jié)點發(fā)起。子節(jié)點在沒有收到來主節(jié)點的請求時，從不會發(fā)送數(shù)據(jù)，子節(jié)點之間從不會互相通信。主節(jié)點在同一時刻 只會發(fā)起一個Modbus事務(wù)處理。主節(jié)點以兩但種模式對子節(jié)點發(fā)出Modbus請求： 在單播模式，主節(jié)點以特定地址訪問某子節(jié)點，子節(jié)點接到并處理完請求后，子節(jié)點向主節(jié)點返回一個