視頻教材：《視頻教材：正運動技術(shù)運動控制器MODBUS通訊》

　　             材料準備    

　　1.電腦1臺

　　2.控制器2個

　　3.+24V直流電源1個

　　4.驅(qū)動器+電機若干

　　5.交換機1個

　　6.控制器接線端子若干

　　7.網(wǎng)線若干

　　8.連接線若干

　　另：IO設(shè)備、擴展模板等根據(jù)需求選用。

　　控制器接線配置

　　             MODBUS                 　通訊協(xié)議簡介    

　　MODBUS協(xié)議是一個通用的標準協(xié)議，幾乎所有的控制設(shè)備和智能化儀表都支持MODBUS協(xié)議，這樣不同廠家的設(shè)備之間就可以互相通訊，連接到同一個控制網(wǎng)絡(luò)。

　　MODBUS的串行傳輸模式分為：RTU模式和ASCII模式，RTU模式通訊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為二進制數(shù)據(jù)，ASCII模式通訊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為ASCII碼，RTU模式的通訊速率比ASCII模式快。

　　MODBUS發(fā)展至今包含好幾種協(xié)議模式：控制器的串口和網(wǎng)口的默認協(xié)議均為MODBUS協(xié)議，其中串口為MODBUS_RTU協(xié)議，網(wǎng)口為MODBUS_TCP協(xié)議。

　　控制器支持MODBUS_RTU模式的串口：RS232、RS485、RS422，當從串口接收到數(shù)據(jù)時,會直接根據(jù)報文中的數(shù)據(jù)進行控制。

　　控制器支持的網(wǎng)口協(xié)議MODBUS_TCP接口：EtherNET網(wǎng)口。

　　網(wǎng)口主要用于與PC與人機界面通訊。

　　控制器的串口和網(wǎng)口在 MODBUS協(xié)議下讀寫數(shù)據(jù)，使用MODBUS相關(guān)指令讀寫，數(shù)據(jù)保存在MODBUS寄存器中傳遞。也可以通過指令將串口或網(wǎng)口配置為無協(xié)議模式，采用自定義通訊指令讀寫數(shù)據(jù)。

　　ZMC316 系列脈沖型控制器各接口配置如下：

　　通訊接口包含RS232，RS485，RS422，以太網(wǎng)，U盤，CAN接口。

　　自帶16個脈沖軸，面板上包含15個脈沖接口和3個編碼器接口，第16個脈沖軸由OUT輸出口控制。

　　支持使用擴展模塊擴展至24個脈沖軸，支持多達24軸直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等;采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實現(xiàn)實時的運動控制。

　　應(yīng)用程序可以使用ZDevelop軟件或VC、VB、VS、C++、LabVIEW、C#等軟件來開發(fā)。

　　             01                   三類串口說明    

　　RS232串口常用于連接PC或人機界面

　　RS485串口常用于與控制裝置和智能儀表的通訊控制

　　RS422串口只有個別型號控制器才有此接口

　　             RS232    

　　控制器的RS232接口可以做MODBUS主站或從站，支持1個主站發(fā)送數(shù)據(jù)，1個從站接收數(shù)據(jù)。做主站時，可連接驅(qū)動器、變頻器、溫控儀等，進行數(shù)據(jù)讀出與寫入的控制。做從站時，可連接人機界面，用來監(jiān)控運行狀態(tài)，常用于連接PC或人機界面。

　　控制器的RS232接口采用DB9公頭，使用相應(yīng)的連接線連接兩個設(shè)備。

　　RS232的標準接線只需要三根線即可，2根數(shù)據(jù)信號TXD和RXD，1根地線EGND，數(shù)據(jù)信號TXD與RXD交叉連接，再將EGND連到一起。

　　接線參考如下：

        　　RS485    

　　主要提供主/從站的多臺通訊設(shè)備聯(lián)機，理論上支持128個節(jié)點。做主站時，可連接驅(qū)動器、變頻器、溫控儀等，進行數(shù)據(jù)讀出與寫入的控制;做從站時，能與PLC通訊，可連接人機界面，用來監(jiān)控運行狀態(tài)。

　　RS485接口采用差分傳輸方式，通過判斷A與B之間的電壓差來確定是高電平或低電平。

　　控制器的RS485接口采用了簡易接線方式，如下圖所示，控制器的485A、485B、EGND地線， 分別接第一個從站的A、B、地線, 然后再接第二個從站的A、B、地線(A 接 A， B 接 B，信號共地)，并且控制器和最后一個從站的485A 和485B 要并聯(lián)120 歐電阻防止信號反射，線纜需要使用屏蔽雙絞線，避免信號干擾，每個節(jié)點支線的距離要小于3m。

        　　RS422    

　　控制器的RS422接口可以做MODBUS 主站或從站，支持1發(fā)10收。

　　控制器的RS422接口采用了簡易接線方式，為四線制，接線時需要接5根線，RX+/RX-(接收信號)、TX+/TX- (發(fā)送信號)、一根信號地線。

　　控制器的RS422接口相比RS485和RS232，布線成本高，接線容易弄錯，包含422接口的控制器型號很少。

　　             02                  串口參數(shù)    

　　連接串口使用：串口通常可選RS232串口或RS485串口，不管哪種串口，除了端口號和接線方法有所不同，默認參數(shù)與操作指令都是相同的。

　　串口默認參數(shù)為：波特率38400，數(shù)據(jù)位8，停止位1，校驗位無，采用SETCOM指令配置串口參數(shù)?？刂破髦匦律想姾?，SETCOM參數(shù)會還原成默認值，所以請在程序開頭寫SETCOM設(shè)置。

　　控制器所有串口的MODBUS協(xié)議站號ADDRESS為1-127，缺省=1。

　　在一個MODBUS網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)，否則無法通訊。

　　控制器默認PORT0(COM0)為RS232串口，PORT1(COM1)為RS485串口，PORT2(COM2)為RS422串口，支持在線命令窗口發(fā)送?*setcom打印查看，或在“控制器狀態(tài)”窗口查看。

　　SETCOM指令除了可以配置串口的通訊基本參數(shù)外，還可以選擇參數(shù)配置通訊協(xié)議，設(shè)置控制器為主端設(shè)備還是從端設(shè)備，默認為從端，還可以開啟自定義通訊模式(即mode=0無協(xié)議模式)。

　　語法：SETCOM (baudrate,databits,stopbits,parity,port[,mode] [,variable] [,timeout])

　　mode參數(shù)選擇協(xié)議：

　　1.與觸摸屏通訊時，mode參數(shù)選擇協(xié)議：4

　　Port0：setcom(9600,8,1,0,0,4,2,1000)

　　Port1：setcom(9600,8,1,0,1,4,2,1000)

　　2.控制器通過RS485做主站時，mode參數(shù)選擇協(xié)議：14

　　Port1：setcom(38400,8,1,0,1,14,2,1000)

　　             03                  網(wǎng)口參數(shù)    

　　控制器網(wǎng)口支持MODBUS-TCP協(xié)議，出廠默認IP地址為192.168.0.11，可使用IP_ADDRESS指令修改IP地址或在修改IP地址窗口修改，修改一次永久生效。

　　控制器至少包含2個網(wǎng)口通道，可在在線命令發(fā)送?*port打印查看，如下圖，網(wǎng)口的端口號為502。

　　ZMC432通道

　　ZMC316通道

　　不同的控制器可通過網(wǎng)口互聯(lián)，EtherNET網(wǎng)線接口只有一個，可使用交換機，網(wǎng)口互聯(lián)的前提是兩個控制器均有CONNECT通道，用MODBUSM_DES2指令開啟連接。

　　             04                  串口/網(wǎng)口讀寫    

　　MODBUS通訊通過功能碼告訴被尋址到的終端執(zhí)行何種功能，如運行命令、讀取監(jiān)控狀態(tài)、修改參數(shù)、讀取參數(shù)等，MODBUS協(xié)議制定了相關(guān)的功能碼。

　　控制器也可直接使用MODBUS通訊功能碼，為方便使用，將一些常用的功能碼直接封裝為Basic指令，如下表Basic指令對應(yīng)功能碼。

　　串口和網(wǎng)口通訊的連接方法不同，讀寫都是使用同一套指令，數(shù)據(jù)由MODBUS寄存器存儲。

　　1.MODBUS寄存器

　　MODBUS通訊的數(shù)據(jù)使用MODBUS寄存器存儲，控制器的MODBUS寄存器符合MODBUS標準通訊協(xié)議，分為位寄存器和字寄存器兩類。

　　位寄存器：MODBUS_BIT(布爾型)。

　　字寄存器：包含MODBUS_REG(16位整型)、MODBUS_LONG(32位整型)、MODBUS_IEEE(32位浮點型)、MODBUS_STRING(8位字節(jié)型)。

　　控制器中MODBUS字寄存器占用同一片系統(tǒng)變量空間，其中一個LONG占用兩個REG地址，一個IEEE也占用兩個REG地址，使用時要注意錯開字寄存器編號地址。

　　所以要注意MODBUS_REG、MODBUS_LONG、MODBUS_IEEE地址在用戶應(yīng)用程序中不能重疊。

　　控制器的MODBUS存儲空間安排如下：

　　2.MODBUS讀寫相關(guān)指令

　　3.MODBUS讀/寫語法格式相同，如下所示:

　　MODBUSM_REGGET (startreg, num, local_reg)

        　　startreg：對端的寄存器起始編號，從0開始

        　　num：寄存器個數(shù)

        　　local_reg：從本地系統(tǒng)MODBUS寄存器中取值，起始編號

　　MODBUSM_REGSET (startreg, num, local_reg)

        　　startreg：對端的寄存器起始編號，從0開始

        　　num：寄存器個數(shù)

        　　local_reg：從本地系統(tǒng)MODBUS寄存器中取值，起始編號

　　使用示例：

　　MODBUSM_REGGET(0,10,100)                  '把對端位寄存器0~9復(fù)制到通訊本地的寄存器100~109    

　　MODBUSM_REGSET(0,10,100)     '把本地位寄存器100~109設(shè)置到通訊對端的寄存器0~9

　　4.建立MODBUS通訊

　　(1)串口

　　MODBUSM_DES (address[,port],[timer],[resendset])

　　ADDRESS1 = MODBUSM_DES([port])

        　　address：對端的modbus協(xié)議站號

        　　port：當前modbus主通訊的port號

        　　timer：消息超時時間設(shè)置，缺省1000ms。

        　　resendset：超時消息重發(fā)設(shè)置，0-不重發(fā)，1-SEND指令重發(fā)，2-SEND與MODBUSM指令都重發(fā)。

　　(2)網(wǎng)口

　　MODBUSM_DES2 (id,port,"desipaddress",[timer],[resendset])

        　　id：對方控制器的MODBUS從端ID，缺省1

        　　port：支持兩種模式，?*PORT確認通道號及模式

                　　ETH時，作為MODBUS_TCP主端通道

                　　CONNECT時，做為控制器互聯(lián)通道

        　　desipaddress：字符串， 對方控制器的IP地址

        　　timer：消息超時時間設(shè)置，缺省1000ms

        　　resendset：超時消息重發(fā)設(shè)置，0-不重發(fā)，1-SEND指令超時重發(fā)，2-SEND與MODBUSM指令都超時重發(fā)。

　　             05                  串口通訊例程    

　　控制器RS485做主站與從站的通訊。

　　工程項目下包含三個文件：

　　ModbusRead.bas ：建立通訊連接，主站讀取從站數(shù)據(jù)。在線命令RUN開啟任務(wù)，開啟前先停止寫入任務(wù)，開啟語法：RUN "ModbusRead", 1。

　　ModbusSet.bas ：建立通訊連接，主站數(shù)據(jù)復(fù)制到從站。在線命令RUN開啟任務(wù)，開啟前先停止讀取任務(wù)，開啟語法：RUN "ModbusSet", 2。

　　ModbusIni.bas ：參數(shù)初始化，設(shè)置RS485的主從端，從站節(jié)點個數(shù)等信息。設(shè)為上電自動運行任務(wù)。

　　例程設(shè)置了一個從站，支持設(shè)置多個從站，從站數(shù)量修改slaveCount參數(shù)。

　　為了方便觀察數(shù)據(jù)，主站和從站均使用的控制器，將兩個控制器通過RS485連接。

　　注意主站控制器的RS485需要處于ModbusMaster模式，如下圖。從站控制器的RS485需要處于ModbusSlave模式。

　　ModbusIni.bas文件程序

　　'************************變量定義*********************

　　Global slaveCount

　　slaveCount = 1         '從站的數(shù)量

　　'因為從站地址ADDRESS不能為0, 0為廣播地址，所以后面的slaveID是從1開始, 所以數(shù)組大小+1

　　Global slaveID(slaveCount+1)

　　For i = 1 to slaveCount                 '索引從1開始

　        slaveID(i)=i                             '從站ID從1開始, 一般由撥碼或者從站設(shè)置軟件設(shè)置

　　Next

　　Global keepReading, modbusErrorStatus, writeSlaveID

　　writeSlaveID = 1         '用戶可通過PC程序選擇要寫入哪個從站數(shù)據(jù)

　　keepReading = 1         '持續(xù)讀取的判斷標志變量, 用戶不需要修改，用做while循環(huán)條件

　　modbusErrorStatus = 0         '判斷是否通信正常的標志變量

　　'************************串口參數(shù)設(shè)置*********************

　　'SETCOM (baudrate,databits,stopbits,parity,port [,mode] [,variable] [,timeout])

　　'參數(shù)依此為：波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，校驗位，串口端口號(默認232端口號0，485端口號為1)

　　'后三個缺省參數(shù)：MODBUS模式(14代表控制器做主站，默認4為從站)，MODBUS寄存器設(shè)置(2為缺省, MODBUS寄存器獨立, 不和VR或TABLE映射)，通信超時閾值

　　SETCOM(38400,8,1,0,1,14,2,1000)

　　ModbusRead.bas文件程序

　　'互斥操作，防止讀寫同時操作，多個modbus指令同時運行, 會造成通信出錯

　　'             STOP                 "modbusSet.bas"    

　　             '用做modbus通信的成功標志變量    

　　modbusErrorStatus = 0 '通訊正常值為             0    ，通訊異常值為             1

   

　　while keepReading

    　　For i = 1 to slaveCount

        　　MODBUSM_DES(slaveID(i),1)                      '和從站1通訊    

        　　'MODBUSM_REGGET (0, 8, 10),從站1寄存器0-7的數(shù)據(jù)復(fù)制到主站10-17

        　　MODBUSM_REGGET(0,8,slaveID(i)*10)                     '獲取對端寄存器值    

        　　WAIT UNTIL MODBUSM_STATE <> 1         '等待消息結(jié)束

        　　IF MODBUSM_STATE=0 THEN

        　　    ?slaveID(i),             "號節(jié)點通訊正常"    

        　　Else

            　　?slaveID(i),             "號節(jié)點通訊出錯!!!"    

            　　modbusErrorStatus = 1

            　　             '可以在此處加入用戶的錯誤處理程序    

        　　Endif

        　　Delay(100) '兩個節(jié)點之間的通信延時

    　　Next

　　Wend

　　ModbusSet.bas文件程序

　             　'互斥操作，防止讀寫同時操作    

　　keepReading = 0

　　STOP "ModbusRead.bas"

　　modbusErrorStatus = 0

　　'如果取消對從站ID的判斷(If), 則需要提前寫好所有從站對應(yīng)的主站寄存器數(shù)據(jù)

　　FOR i = 1 To slaveCount

    　　IF slaveID(i) = writeSlaveID THEN             '遍歷從站節(jié)點,writeSlaveID參數(shù)選擇將主站數(shù)據(jù)寫到哪個從站節(jié)點    

        　　MODBUSM_DES(slaveID(i),controllerPort) '建立主從站連接

        　　                 'MODBUSM_REGSET(10, 2, 110)，主站寄存器110-111的數(shù)據(jù)傳遞給從站1的10-11    

        　　    MODBUSM_REGSET(10,2,100 + slaveID(i)*10)

        　　WAIT UNTIL MODBUSM_STATE <> 1 '等待消息結(jié)束

        　　IF MODBUSM_STATE=0 THEN

        　    　?slaveID(i),             "號節(jié)點通訊正常"    

        　　ELSE

            　　modbusErrorStatus = 1

            　　?slaveID(i),             "號節(jié)點通訊出錯!!!"    

            　　             '可以在此處加入用戶的錯誤處理程序    

        　　ENDIF

        　　DELAY(100) '兩個節(jié)點之間的通信延時

    　　ENDIF

　　NEXT

　             　'*****重新恢復(fù)循環(huán)讀取任務(wù)，是否需要取決于應(yīng)用*****    

　　DELAY(3000)

　　'RUN             "ModbusRead.bas"    

　　運行效果

　　1.MODBUSM_REGGET讀取：讀取從站MODBUSM_REG寄存器0-7共8個數(shù)據(jù)到主站的 MODBUSM_REG寄存器10-17。

　　從站數(shù)據(jù)：

　　主站初始數(shù)據(jù)均為0，讀取完成主站數(shù)據(jù)：讀取了從站的8個數(shù)據(jù)。

　　2.MODBUSM_REGSET寫入：將主站MODBUSM_REG寄存器110-111共2個數(shù)據(jù)寫入從站的 MODBUSM_REG寄存器10-11。

　　主站數(shù)據(jù)：

　　讀取完成從站的數(shù)據(jù)如下：讀取了主站的2個數(shù)據(jù)。

　　             06    　             網(wǎng)口通訊例程    

　　采用兩個控制器通過交換機網(wǎng)口互聯(lián)。

　　主端控制器IP：192.168.0.11

　　從端控制器IP：192.168.0.36

　　分別使用ZDevelop軟件連接這兩個控制器，接線參考如下，采用ETH網(wǎng)口通道5，下載程序后查看運行效果。

　　主端程序

　　MODBUS_REG(0)=0

　　MODBUSM_des2($1 , 5,             "192.168.0.36"    )             '主端與從端建立連接，控制器IP不能相同    

　　WHILE 1

        　　FOR i =0 TO 10

            　　MODBUS_REG(0) = i

            　　MODBUSM_REGSET(0,1,0) '主端數(shù)據(jù)寫入從端

            　　MODBUS_REG(0) = 99

            　　MODBUSM_REGGET(0,1,0)             '主端從從端讀取數(shù)據(jù)    

            　　IF MODBUS_REG(0) <> i THEN '判斷MODBUSM_REGGET(0,1,0)是否讀取成功

            　　PRINT             "modbus_reg(0)="     MODBUS_REG(0),             "modbusm_state="     MODBUSM_STATE

            　　ENDIF

        　　NEXT

　　WEND

　　END

　　從端程序

　　ADDRESS=             1                      '從端站號    

　　MODBUS_REG(0)=             0    

　　WHILE             1    

    　　IF             MODBUS_REG(0) <> 0 THEN    

    　　    PRINT             MODBUS_REG(0)    

    　　ENDIF

　　WEND

　　END

　　運行效果：

　　主端先將數(shù)據(jù)傳給從端，修改主站數(shù)據(jù)后，再從從端獲取數(shù)據(jù)，獲取數(shù)據(jù)成功，IF條件不滿足，打印不執(zhí)行。

　　從端接受來自主端的數(shù)據(jù)，改變了MODBUS_REG(0)的值，并循環(huán)打印。

　　             07    　             網(wǎng)口互聯(lián)例程    

　　采用兩個控制器通過交換機網(wǎng)口互聯(lián)。

　　主端控制器IP：192.168.0.11

　　從端控制器IP：192.168.0.36

　　分別使用ZDevelop軟件連接這兩個控制器，采用CONNECT互聯(lián)通道20，必須兩個控制器都包含CONNECT通道才可以正常通訊，下載程序后查看運行效果。

　　主端程序

　　MODBUS_REG(0)=0

　　MODBUSM_des2($1 , 20,             "192.168.0.36"    )             '主端與從端建立連接，控制器IP不能相同    

　　WHILE 1

        　　FOR i =0 TO 10

            　　MODBUS_REG(0) = i

            　　MODBUSM_REGSET(0,1,0) '主端數(shù)據(jù)寫入從端

            　　MODBUS_REG(0) = 99

            　　MODBUSM_REGGET(0,1,0)             '主端從從端讀取數(shù)據(jù)    

            　　IF MODBUS_REG(0) <> i THEN '判斷MODBUSM_REGGET(0,1,0)是否讀取成功

            　　PRINT             "modbus_reg(0)="     MODBUS_REG(0),             "modbusm_state="     MODBUSM_STATE

            　　ENDIF

        　　NEXT

　　WEND

　　END

　　從端程序

　　ADDRESS=             1     '從端站號    

　　MODBUS_REG(0)=             0    

　　WHILE             1    

    　　IF             MODBUS_REG(0) <> 0 THEN    

    　    　PRINT             MODBUS_REG(0)    

    　　ENDIF

　　WEND

　　END

　　運行效果：

　　與網(wǎng)口通訊例程相同，主端先將數(shù)據(jù)傳給從端，修改主站數(shù)據(jù)后，再從從端獲取數(shù)據(jù)，獲取數(shù)據(jù)成功，IF條件不滿足，打印不執(zhí)行。

　　從端接受來自主端的數(shù)據(jù)，改變了MODBUS_REG(0)的值，并循環(huán)打印。

　　正運動技術(shù)運動控制器MODBUS通訊就講到這里，更多學(xué)習(xí)視頻及圖文詳解請關(guān)注我們的公眾號“             正運動小助手    ”。

　　本文由正運動技術(shù)原創(chuàng)，歡迎大家轉(zhuǎn)載，共同學(xué)習(xí)，一起提高中國智能制造水平。文章版權(quán)歸正運動技術(shù)所有，如有轉(zhuǎn)載請注明文章來源。