Modbus现场总线

Click to edit Master title,Click to edit Master text styles,工业控制网络,主讲教师：张士磊,第,3,章,Modbus,现场总线,3.1,Modbus,概述,3.2,Modbus,物理层,3.3,Modbus,串行链路层标准,3.4,台达工业自动化设备,3.5,Modbus,系统组态,3.1,Modbus,概述,一、,Modbus,发展历史,Modicon,公司提出的通信规约。,Modicon,公司被施耐德电气公司收购。,施耐德将,Modbus,协议的所有权移交给,IDA,，成立了,Modbus,-IDA,组织。,Modbus,-RTPS,成为实时以太网 标准,IEC61784-2,。,Modbus,已经成为国家标准,GB/T19582-2008,。,3.1,Modbus,概述,二、,Modbus,特点,标准、开放,用户可以免费、放心地使用,Modbus,协议。,灵活,支持多种物理层标准，如,RS-232,、,RS-485,、以太网等。,简单,Modbus,的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。,3.1,Modbus,概述,三、,Modbus,通信模型,Modbus,协议规范的核心是应用层标准。,物理层、数据链路层可灵活选择,3.1,Modbus,概述,四、通用,Modbus,帧,Modbus,协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（,PDA,），特定总线或网络上的,Modbus,协议映射能够在应用数据单元（,ADU,）上引入一些附加字段。,3.1,Modbus,概述,五、,Modbus,通信原理,Modbus,是一种简单的客户机,/,服务器型应用协议。,3.1,Modbus,概述,五、,Modbus,通信原理,客户机向服务器发请求，服务器分析并处理客户机的请求后返回响应；,1,个主站（客户机），最多,247,个从站（服务器）；,可以采用单播模式和广播模式（,0,地址）；,产生错误，服务器返回通信异常码。,3.2,Modbus,物理层,一、,RS-232,接口标准,美国电子工业协会,EIA,（,Electronic Industry Association,）,信号标准,3.2,Modbus,物理层,电气特性,在,TXD,和,RXD,上：,逻辑,1,（,MARK,）,=-3V,-15V,逻辑,0,（,SPACE,）,=+3,+15V,在,RTS,、,CTS,、,DSR,、,DTR,和,DCD,等控制线上：信号有效（接通，,ON,状态，正电压）,=+3V,+15V,信号无效（断开，,OFF,状态，负电压）,=-3V,-15V,3.2,Modbus,物理层,RS-232,电平转换器,为了实现采用,+5V,供电的,TTL,和,CMOS,通信接口电路能与,RS-232,标准接口连接。必须进行串行口的输入,/,输出信号的电平转换。,目前常用的电平转换器有,MOTOROLA,公司生产的,MC1488,驱动器、,MC1489,接收器,TI,公司的,SN75188,驱动器、,SN75189,接收器,美国,MAXIM,公司生产的单一,+5V,电源供电、多路,RS-232,驱动器,/,接收器，如,MAX232A,。,3.2,Modbus,物理层,二、,RS-485,接口标准,RS-485,接口特点,（,1,）双线差分电气信号,（,2,）半双工传输模式,（,3,）最远,1200,米通信距离,（,4,）最快,10Mbit/s,通信速率,（,5,）最大支持,32,个节点,3.2,Modbus,物理层,RS-485,的优点,（,1,）成本低,（,2,）网络驱动能力强,（,3,）通信距离远,（,4,）传输速率快,3.2,Modbus,物理层,RS-485,收发器,RS-485,收发器种类较多，如,MAXIM,公司的,MAX485,，,TI,公司的,SN75LBC184,，高速型,SN65ALS1176,等。,3.3,Modbus,串行链路层标准,Modbus,串行链路层标准就是通常所说的标准,Modbus,协议，它是,Modbus,协议在串行链路上的实现。,Modbus,串行链路层协议是一个主从协议，定义了一个控制器能够识别使用的消息结构。,Modbus,串行链路层协议定义了各种数据帧格式，用以描述控制器请求访问其他设备的过程，如何响应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。,3.3,Modbus,串行链路层标准,一、,Modbus,的传输模式,ASCII,模式,异步串行通信传送,ASCII,字符；,字符间的时间间隔不能超过,1,秒；,帧结构,3.3,Modbus,串行链路层标准,RTU,模式,异步串行通信传送十六进制数；,帧间的停顿时间要超过,3.5,个字符时间；,字符间的时间间隔不能超过,1.5,个字符时间；,帧结构,3.3,Modbus,串行链路层标准,地址域,地址范围：,1247,，,0,为广播地址。,功能代码域,功能代码范围：,1255,（,01HFFH,）。,数据域,数据域数值范围：,01HFFH,；,根据功能代码不同数据具有寄存器地址、数据长度、读写数据等不同意义。,3.3,Modbus,串行链路层标准,二、,Modbus,的差错验码,奇偶校验,LRC,检测,CRC,检测,3.3,Modbus,串行链路层标准,三、,Modbus,功能码,（,1,）公共功能码,被,Modbus,-IDA,组织确切定义的、唯一的功能码。,（,2,）用户定义功能码,用户无需,Modbus,-IDA,组织的任何批准，就可以选择和实现的功能码。,（,3,）保留功能码,某些公司在传统产品上现行使用的功能码。,3.3,Modbus,串行链路层标准,常用功能代码,3.3,Modbus,串行链路层标准,四、,Modbus,协议编程实现,3.4,台达工业自动化设备,一、台达,PLC,简介,RS-485,左侧扩展口,RS-232,3.4,台达工业自动化设备,一、台达,PLC,简介,台达,DVP28SV,主机支持左侧高速网络模块扩展。,3.4,台达工业自动化设备,二、台达触摸屏,以太网,RS-232,RS-485,3.4,台达工业自动化设备,三、台达变频器,RS-485,接口,Modbus,协议,可安装,PROFIBUS,、,DeviceNet,、,LonWorks,、,CANopen,通信扩展卡,3.4,台达工业自动化设备,四、伺服驱动器,RS-232,接口,RS-485,接口,Modbus,协议,CANopen,通信口,3.5,Modbus,系统组态,功能要求：组建,Modbus,网络，完成由一个触摸屏通过,PLC,来控制一台,VFD-B,变频器启动、停止、改变频率的功能。,1.,系统分析,Modbus,网络采用主从结构：,Modbus,主站采用台达,SV,系列,PLC,构成；,Modbus,从站采用台达,VFD-B,变频器；,触摸屏采用台达,DOP-B07E515,。,3.5,Modbus,系统组态,3.5,Modbus,系统组态,2.,变频器参数配置,3.5,Modbus,系统组态,3.,触摸屏配置,触摸屏与,PLC,采用,RS-232,连接，,Screen Editor,软件的组态通信参数、变量映射、动画设计等,。,3.5,Modbus,系统组态,3.5,Modbus,系统组态,4.,Modbus,网络控制,控制要求：,当触摸屏中启动按钮按下时，,PLC,中,M0=ON,，,VFD-B,变频器启动。,当触摸屏中停止按钮按下时，,PLC,中,M1=ON,，,VFD-B,变频器停止。,通过触摸屏给定频率输入向,PLC,的,D1,写入给定频率值，,PLC,通过,Modbus,将给定频率写入变频器，再读出变频器中的给定频率和输出频率，最后送往触摸屏显示。,3.5,Modbus,系统组态,（,1,）变频器通信参数地址,3.5,Modbus,系统组态,（,2,）,PLC,梯形图程序,3.5,Modbus,系统组态,