鄭州繼飛機(jī)電設(shè)備有限公司

二七區(qū)電氣柜-定做電氣柜-繼飛機(jī)電 ：

如果現(xiàn)在有個(gè)項(xiàng)目，需要MODBUS控制五個(gè)變頻器，保濕電氣柜，那該怎么辦？

也許你會(huì)說，這還不簡(jiǎn)單，把前面的通信程序復(fù)zhi五遍不就行了？理論上，這是可行的，但卻是不可行的，為什么呢？因?yàn)榇谠谕粫r(shí)間，只能進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交互。這個(gè)一次，組裝電氣柜，是指一次讀或是寫操作。這就好比一個(gè)很窄的路口，一次只能通過一輛汽車，如果五輛汽車一起通過，勢(shì)必會(huì)引起堵塞，一輛也過不去，但我們需要過五輛怎么辦？那就需要交通燈或是交指揮交通，通信也一樣，也需要有交通燈或是交，而在MODBUS通信中，就需要我們自己來當(dāng)交，通過程序控制通信流程，這就是輪詢方式。

而MODBUS通信實(shí)現(xiàn)輪詢，有兩個(gè)常用的方法。

1 時(shí)間間隔法

所謂時(shí)間間隔法，就是每個(gè)操作分配一個(gè)固定的時(shí)間，比如第yi秒寫入頻率，第二秒讀取頻率，第三秒讀取電流，當(dāng)然，這個(gè)時(shí)間是要根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)置的，我們看一個(gè)例子：

圖一時(shí)間間隔

如圖一所示，這是一個(gè)BLINK 和計(jì)數(shù)器兩個(gè)功能塊組成的程序，BLINK產(chǎn)生一個(gè)50毫秒的脈沖，而計(jì)數(shù)器對(duì)此脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，因此，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值CV 也就是圖中黃色熒光筆部分，就會(huì)從1 到6每隔50毫秒遞增一次。這樣，就為每一次操作分配了50毫秒的時(shí)間。

圖二 利用時(shí)間間隔觸發(fā)通信

如圖二，紅色圓圈部分，當(dāng)數(shù)值等于1的時(shí)候，我們寫入地址0002，當(dāng)數(shù)值等于2的時(shí)候，我們讀取103，依次類推。黃色熒光筆部分是觸發(fā)路徑。

2 功能塊觸發(fā)法

功能塊觸發(fā)法，是利用功能塊的狀態(tài)參數(shù)來觸發(fā)下一次通信，也就是我在介紹通信的時(shí)候使用的BUSY信號(hào)。

圖三 利用BUSY信號(hào)觸發(fā)下一次讀寫

如圖三所示，當(dāng)寫入0002通信完成后，利用BUSY信號(hào)來觸發(fā)下一次通信，讀取103的值。圖中黃色熒光筆的部分，就是觸發(fā)路徑，當(dāng)上一個(gè)通信功能塊的BUSY信號(hào)產(chǎn)生下降沿的時(shí)候，證明這次通信已經(jīng)完成，以此來觸發(fā)下一次通信

以上，就是兩種常用的輪詢方法，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，的方式就是兩者結(jié)合。利用時(shí)間間隔，這個(gè)時(shí)間間隔的設(shè)置就很講究，時(shí)間太短，可能通信還沒完成，時(shí)間太長影響效率。而利用功能塊的BUSY信號(hào)，可以很好解決這個(gè)問題，但是，一旦一個(gè)環(huán)節(jié)通信出錯(cuò)，BUSY信號(hào)無法給出，就會(huì)造成后面的通信無法進(jìn)行，那么該如何結(jié)合呢？那就是用時(shí)間間隔來確定從站之間的通信間隔，而同一個(gè)從站的讀寫就用功能塊信號(hào)觸發(fā)，這樣即使通信有錯(cuò)誤，也只是影響一個(gè)從站。

我們?yōu)槊總€(gè)從站分配30毫秒的時(shí)間，那么輪詢10個(gè)從站只需要300毫秒，這基本能滿足我們的需求，而又能保證每個(gè)站的通信時(shí)間。因?yàn)槌^10個(gè)從站，就不建議用MODBUS通信了，那樣就要考慮使用總線了。而一個(gè)從站內(nèi)部，要讀寫多次的時(shí)候，就用BUSY信號(hào)觸發(fā)。這樣，即使一個(gè)從站通信出現(xiàn)問題，也不會(huì)影響下一個(gè)從站的通信。

總的來說，USS協(xié)議主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1. 支持多點(diǎn)通信，物理層可使用RS485網(wǎng)絡(luò)；

2. 采用主-從的通信方式，網(wǎng)絡(luò)中duo可以有1個(gè)主站（Master）和31個(gè)從站；

3. 單雙工通信方式，可發(fā)送和接收，但不能同時(shí)進(jìn)行；

4. 報(bào)文簡(jiǎn)單可靠，數(shù)據(jù)長度可變；

USS協(xié)議的波特率gao可達(dá)115.2kbps，通信字符格式為1位起始位、1位停止位、1位偶校驗(yàn)位和8位數(shù)據(jù)位。USS通信的刷新周期與PLC的掃描周期是不同步的，一般完成一次USS通信需要幾個(gè)PLC掃描周期，通信時(shí)間和總線上的變頻臺(tái)數(shù)、波特率以及掃描周期有關(guān)。不同波特率下的USS主站輪詢時(shí)間也有所不同。

主站與從站之間的報(bào)文傳輸有三種方式：

1. 周期性報(bào)文傳輸（Cyclic Telegram Transfer）：

在周期性報(bào)文傳輸過程中，主站每隔一段時(shí)間就發(fā)送報(bào)文給從站，每一個(gè)從站都可以接收到主站發(fā)送的報(bào)文；對(duì)于從站而言，當(dāng)接收到的報(bào)文沒有錯(cuò)誤，并且報(bào)文中的地址是本站的地址時(shí)，從站必須應(yīng)答；當(dāng)主站接收到從站的應(yīng)答后，便與從站建立了邏輯上的連接；在周期性報(bào)文傳輸中，主站與從站之間都會(huì)設(shè)置一個(gè)監(jiān)控時(shí)間，當(dāng)超時(shí)沒有接收到報(bào)文時(shí)，會(huì)提示通信錯(cuò)誤；

2. 非周期性報(bào)文傳輸（Acyclic Telegram Transfer）：

一般來講，報(bào)文的傳輸都是周期性的，但一些用于診斷和服務(wù)的報(bào)文可以非周期性的方式進(jìn)行。在非周期性報(bào)文傳輸中，無法設(shè)置監(jiān)控時(shí)間。

3. 廣播（Broadcast）：

主站通過將通信報(bào)文中的廣播位置1來實(shí)現(xiàn)廣播通信（詳見后續(xù)報(bào)文結(jié)構(gòu)）。在廣播通信中，所有的從站都能收到廣播報(bào)文，并且不需要應(yīng)答。

STX：起始字節(jié)（Start of Text），值為02 Hex，表示報(bào)文的開始；

LGE：第二個(gè)字節(jié)，表示報(bào)文的長度；

ADR：第三個(gè)字節(jié)，表示從站的地址及其它信息；

1~n：n個(gè)字節(jié)，表示數(shù)據(jù)的內(nèi)容（n≤252）；

BCC：后一個(gè)字節(jié)，BCC校驗(yàn)碼；

報(bào)文的長度LGE是指數(shù)據(jù)長度n加上ADR和BCC，也就是n+2個(gè)字節(jié)；

地址字節(jié)ADR的第0~4位用來表示從站地址，第5位是廣播標(biāo)志位，第6位是鏡像標(biāo)志位，第7位是特殊用途標(biāo)志位。

由于從站地址的范圍是5個(gè)二進(jìn)制位(bit)，因此能夠表示的da值為十進(jìn)制數(shù)31，定做電氣柜，這也是為什么USS協(xié)議duo能支持31個(gè)從站的原因；

廣播報(bào)文是把ADR的第5位置1，二七區(qū)電氣柜，如果為0，非廣播報(bào)文；

鏡像報(bào)文是把ADR的第6位置1，當(dāng)從站接收到主站的鏡像報(bào)文后，會(huì)原封不動(dòng)的將其發(fā)回給主站；鏡像報(bào)文功能可在調(diào)試時(shí)用于測(cè)試網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量。如果為0，非鏡像報(bào)文；

USS協(xié)議允許主站與從站之間傳遞不同于標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)裝置的報(bào)文。這些非標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文，被稱為特殊報(bào)文。這樣一來，在同一條總線上，就可能同時(shí)存在標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文和特殊報(bào)文兩種情況。為了進(jìn)行區(qū)分，特殊報(bào)文就是將ADR地址的第7位被置1。具有特殊報(bào)文處理能力的從站可以接收特殊報(bào)文并進(jìn)行處理，而普通從站會(huì)忽略特殊報(bào)文。如果該位為0，那么就是標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文，0~6位有效。

1 ． PLC 型號(hào)的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對(duì)象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等） 、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要 以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個(gè)方面來 考慮。

（ 1 ）對(duì)輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇 盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。 要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC的點(diǎn)數(shù)。 另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)的60 ％； PLC每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力 （ A/ 點(diǎn)）也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異； 一般PLC

的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時(shí)要考慮這些問題。PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級(jí)，但這種 PLC平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果輸出信號(hào)之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇 對(duì)用戶存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘 10 字 / 點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù) 乘 5 字 / 點(diǎn)來估算；計(jì)數(shù)器 / 定時(shí)器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸 入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲(chǔ)容量來估算；有通信處理時(shí) 按每個(gè)接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，選擇容量時(shí)留有裕 量要大些。 （ 3 ）對(duì) I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在 2 ～ 3 個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對(duì)模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問題。 （ 4 ）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型不同的負(fù)載對(duì) PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對(duì)較便宜，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活 （可交流、可直流）且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的PLC。

（ 5 ）對(duì)在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個(gè) CPU ，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時(shí)， CPU 只為編程器服務(wù)，而不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個(gè) CPU ， 主機(jī)的 CPU 完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，在每一個(gè)掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將 按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計(jì)算機(jī)，并配 置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、上位計(jì)算機(jī)及CRT 等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。

（ 7 ）對(duì) PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊） ，容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇 PLC的結(jié)構(gòu)形式。 2 ．分配輸入 / 輸出點(diǎn) 一般輸入點(diǎn)和輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。 分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。 在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或 并聯(lián)），然后再接到輸入點(diǎn)。 （ 1 ）確定 I/O 通道范圍不同型號(hào)的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 PLC型號(hào)，查閱相應(yīng)的編程手冊(cè)，決不可 “張冠李戴 ”。必須參閱有關(guān)操作手冊(cè)。 （ 2 ）部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù) 處理用。 從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時(shí)的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器