【文章內(nèi)容簡介】 請求讀保持寄存器可以在Medbus+上的兩個(gè)控制器之間處理，而與使用的控制器的Modbus端口無關(guān)。 Modbus信息幀不論是ASCn模式還是RTU模式，ModbuS信息以幀的方式傳輸，每幀有確定的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，使接收設(shè)備在信息的起點(diǎn)開始讀地址，并確定要尋址的設(shè)備(廣播時(shí)對全部設(shè)備)，以及信息傳輸?shù)慕Y(jié)束時(shí)間?？蓹z測部分信息，錯(cuò)誤可作為一種結(jié)果設(shè)定。對MAP或Modbus+協(xié)議可對信息幀的起始和結(jié)束點(diǎn)標(biāo)記進(jìn)行處理，也可管理發(fā)送至目的地的信息，此時(shí)，信息傳輸中Modbus數(shù)據(jù)幀內(nèi)的目的地址已無關(guān)緊要，因?yàn)镸odbus+地址已由發(fā)送者或它的網(wǎng)絡(luò)適配器把它轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址和路由?；贛oudbus協(xié)議的系統(tǒng)一般都采用主一從模式，網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)主機(jī)，通信采用查詢一回答的方式進(jìn)行，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送消息，從機(jī)正確接收消息后響應(yīng)主機(jī)的查詢或根據(jù)主機(jī)的消息做出響應(yīng)的動(dòng)作，而且也只能由主機(jī)初始化系統(tǒng)通信設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)中通信數(shù)據(jù)傳輸是一幀為單位，報(bào)文由起始位、設(shè)備地址、功能碼、數(shù)據(jù)、CRC校驗(yàn)、結(jié)束符按相應(yīng)格式組成一個(gè)消息幀。在ASCll模式中，以(:)號(ASCll3AH)表示信息開始，以回撤一換行鍵 (CRLF)(ASCllOD)和OAH)表示信息結(jié)束。對其它的區(qū)，允許發(fā)送的字符為16進(jìn)制字符09，AF。網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備連續(xù)檢測并接收一個(gè)冒號(:)時(shí)，每臺設(shè)備對地址區(qū)解碼，找出要尋址的設(shè)備。字符之間的最大間隔為15，若大于15，則接收設(shè)備認(rèn)為出現(xiàn)了一個(gè)錯(cuò)誤。典型的ASCll信息幀見下表：表1開始地址功能數(shù)據(jù)縱向冗余校驗(yàn)結(jié)束1字符2字符2字符n字符2字符2字符RTU模式中，依據(jù)使用的波特率，很容易計(jì)算這個(gè)靜止的時(shí)間(如下表中的Tl—T3—T4)。接著，個(gè)區(qū)的數(shù)據(jù)為設(shè)備地址。各個(gè)區(qū)允許發(fā)送的字符均為16進(jìn)制的0一9，A一F。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備連續(xù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)上的信息，包括靜止時(shí)間。當(dāng)接收第一個(gè)地址數(shù)據(jù)時(shí)，每臺設(shè)備立即對它解碼，以決定是否是自己的地址。發(fā)送完最后一個(gè)字符號后，然后才能發(fā)送一個(gè)新的信息。整個(gè)信息必須連續(xù)發(fā)送。如果在發(fā)送幀信息期間，則接收設(shè)備刷新不完整的信息，并假設(shè)下一個(gè)地址數(shù)據(jù)。同樣一個(gè)信息后，立即發(fā)送的一個(gè)新信息，()這將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤。是因?yàn)楹喜⑿畔⒌腃RC校驗(yàn)碼無效而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。典型的RTU信息幀見下表：表2開始地址功能數(shù)據(jù)校驗(yàn)終止T1T1T3T48bits8bitsn*8bits16bitsT1T2T3T4Moudbus從功能上說包括24種命令，每一個(gè)功能碼都對應(yīng)一種功能。其中基本的功能主要包括AFAO、DFDO的數(shù)據(jù)傳送。消息幀中的功能代碼域包含了兩個(gè)字符(ASCll)或SBitS(RTU)?？赡艿拇a范圍是十進(jìn)制的1到255。全部的功能代碼含義可查閱Moudbus協(xié)議詳細(xì)說明。如常用的“03H”，代碼表示主設(shè)備需要從設(shè)備讀取一組保持寄存器的值。Moudbus定義的標(biāo)準(zhǔn)的通信功能碼如下表所示：表3功能碼hex功能01H讀取內(nèi)部數(shù)字量保持線圈02H讀取外部輸入數(shù)字量線圈狀態(tài)03H讀取內(nèi)部模擬量保持寄存器04H讀取外部輸入模擬量存儲(chǔ)器05H設(shè)置單一內(nèi)部數(shù)字量保持線圈狀態(tài)06H設(shè)置單一內(nèi)部模擬量保持寄存器07H讀取內(nèi)部特定線圈狀態(tài)08H通訊系統(tǒng)自檢測09H設(shè)置一組內(nèi)部數(shù)字量保持線圈狀態(tài)10H設(shè)置一組內(nèi)部模擬量保持存儲(chǔ)器Moudbus除了定義了較為完善的通信功能碼，它一個(gè)重要特點(diǎn)是還定義了較全面的出錯(cuò)碼，以便主站根據(jù)返回的錯(cuò)誤碼采取相應(yīng)的糾錯(cuò)工作，這樣保證了整個(gè)系統(tǒng)通信的可靠性。Moudbus定義的出錯(cuò)信息主要包括:指定的數(shù)據(jù)量出錯(cuò)、無法應(yīng)答請求或執(zhí)行指令、從站自身出錯(cuò)、指定的地址錯(cuò)誤、從站無暇處理主站發(fā)送的通信請求指令等。相應(yīng)的獵誤碼就代表了相對應(yīng)的錯(cuò)誤信息，具體的對應(yīng)關(guān)系如下表所示：表4出錯(cuò)碼hex出錯(cuò)內(nèi)容01H功能碼出錯(cuò)02H指定地址出錯(cuò)03H指定的數(shù)據(jù)量出錯(cuò)04H從站自身原因無法應(yīng)答05H、06H其他原因 生產(chǎn)線的總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 控制方案簡介下圖為控制網(wǎng)絡(luò)圖：圖31 控制網(wǎng)絡(luò)圖本設(shè)計(jì)采用的控制方法是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制和I/O硬線控制相結(jié)。其中主控制器是西門子公司的S7300 PLC，上位機(jī)插CP5611板卡，利用WINCC組態(tài)監(jiān)控軟件對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備由于是采用智能控制也就是網(wǎng)絡(luò)控制，它們的通訊接口協(xié)議是不同的，例如，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)的變頻器是西門子公司的MM440變頻器，此變頻器可用的通訊協(xié)議是Profibus—DP,而驅(qū)動(dòng)倒渣泵以及?；玫淖冾l器是AB公司的PowerFlex 400型號的變頻器，它支持的通訊協(xié)議只有Modbus。例外其他設(shè)備如：電機(jī)軟啟動(dòng)器和電機(jī)保護(hù)器等它們支持的通訊協(xié)議也是Modbus。因此，在本次設(shè)計(jì)中采用的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，由北京鼎實(shí)公司生產(chǎn)的PBBMODBUS 總線橋可以將Modbus通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換為ProfibusDP協(xié)議，我們選用的產(chǎn)品型號是PB B MODBUS/232/485 / V3x。它在網(wǎng)絡(luò)中即是DP網(wǎng)的從站，又是Modbus網(wǎng)的主站。因此可以將支持不用的通訊協(xié)議的設(shè)備整合到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。最后，一些電動(dòng)閥門的開合由I/O硬線進(jìn)行控制，將其連接到S7300的遠(yuǎn)程I/O模塊（ET200）上。 控制過程簡介系統(tǒng)上電運(yùn)行后，可由S7300 PLC對系統(tǒng)的開啟、停止、報(bào)警、急停以及各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備進(jìn)行控制。通過對系統(tǒng)各部分的流量壓力以及溫度的采集可對各個(gè)電動(dòng)閥門和變頻器進(jìn)行閉環(huán)控制。另外，在轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)運(yùn)行過程中，很難對離心運(yùn)動(dòng)的過程量進(jìn)行采集，故只能通過對轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)的轉(zhuǎn)速力矩的采集，由S7300 PLC對MM440變頻器形成開環(huán)控制。在閉環(huán)控制中，可采用PID控制，使各個(gè)部分的流量壓力以及溫度保持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。 控制最終目的本次設(shè)計(jì)的最終目的是搭建整個(gè)系統(tǒng)，使其安全有效平穩(wěn)地運(yùn)行，可由上位機(jī)通過WINCC組態(tài)軟件對系統(tǒng)各部分進(jìn)行監(jiān)測及控制。 硬件選型 PLC的機(jī)型選擇隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。近年來，從美國、口本、德國等國引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列，上百種型號。PLC 的品種繁多，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各有不同，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的功能價(jià)格比。在選擇PLC機(jī)型的時(shí)候，主要需要考慮的性能指標(biāo)有以下三個(gè)方面：（1）CPU能力：CPU能力是PLC最重要的性能指標(biāo)，也是機(jī)型選擇時(shí)首要考慮的問題。（2）存儲(chǔ)器容量：PLC系統(tǒng)的存儲(chǔ)器是由兩部分組成的，即存放程序及其所需數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。前者多由EPROM組成，后者用RAM構(gòu)成。存放系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)器（ROM）在機(jī)器形成時(shí)由生產(chǎn)廠家已將程序?qū)懭耄脩魺o法改變也不能訪問。它們的容量大小也都已確定，不再變動(dòng)。后者是隨用戶生產(chǎn)復(fù)雜情況而變的。生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)機(jī)器時(shí)，己按照機(jī)器型號的大小設(shè)置了一定存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)器。（3）掃描速度。在CPU選擇方面，本文作出如下處理：基于在滿足使用的情況下，減少主站的數(shù)量，縮短通信時(shí)間，提高通信速度，我們將選擇能力比較強(qiáng)的CPU處理第一層原料輸送層，第三層包裝的設(shè)備，使得大部分閥門，傳感器的狀態(tài)通過CPU掃描即得到，減少通信次數(shù)和時(shí)間。程序大小約20MB。這里我們選擇S7300系列里面的CPU 3152 DP。SIMATIC S7300系列PLC是針對大中型控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的中型PLC，采用模塊化及無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用，容易擴(kuò)展和廣泛的通訊能力，容易實(shí)現(xiàn)的分布式結(jié)構(gòu)，以及用戶友好的操作使 SIMATIC S7300成為中、高檔性能控制領(lǐng)域中首選的理想解決方案。多種級別（功能逐步升級）的CPU，種類齊全的通用功能的模板，使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或變得更加復(fù)雜時(shí)，不必投入很多費(fèi)用。任何時(shí)候只要適當(dāng)?shù)脑黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。CPU3152DP，擁有1MB高速RAM，提高運(yùn)算速度，集成1個(gè)DP接口和1個(gè)MPI接口，與上位機(jī)組成DP網(wǎng)絡(luò)。 變頻器及其他傳動(dòng)設(shè)備的類型選擇本設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)、?；肞GR1/PGR2電機(jī)、倒渣泵PSL1/PSL2均用變頻器控制。正確選擇通用型變頻器對于傳動(dòng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應(yīng)是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，往往會(huì)使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)：（1）控制電機(jī)的啟動(dòng)電流；（2）降低電力線路的電壓波動(dòng)；（3）啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低；（4）可控的加速功能；（5）可調(diào)的運(yùn)行速度；（6）可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限；（7）受控的停止方式；（8）節(jié)能；（9）可逆運(yùn)行控制；（10）減少機(jī)械傳動(dòng)部件。在本系統(tǒng)中，選用了由西門子生產(chǎn)的通用變頻器MM440控制轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)，并且變頻器遵循ProfibusDP通信協(xié)議。羅克韋爾公司生產(chǎn)的ABPF400變頻器控制?；靡约暗乖秒姍C(jī)。變頻器遵循Modbus通信協(xié)議。軟起動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國外稱為Soft Starter。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全