PLC程序猿Modbus是PLC應(yīng)用中常用的通訊手段，輪詢是在進(jìn)行一個(gè)控制器連接多個(gè)從站的通訊時(shí)常用的編程手段，由于ST語(yǔ)言在數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢(shì)，此方法變得更為簡(jiǎn)單。下面以西門子S7 1214C PLC的ModbusRTU通訊為例，展現(xiàn)ST語(yǔ)言下的modbus通訊和輪詢。

硬件連接

要準(zhǔn)備的硬件和軟件：

1.西門子PLC 1214C；

2.通訊板CB1241；

3.USB轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換器；

4.Modscan2/Modsim32電腦模擬軟件模擬主/從站，

5.SPU(serial port Utility)，監(jiān)視通訊報(bào)文。

PLC作為主站，使用軟件Modsim32模擬從站，使用兩芯線（最好是帶屏蔽雙絞線）進(jìn)行連接：

硬件連接

將通訊板的AB兩端與轉(zhuǎn)換器的AB兩端進(jìn)行連接，要注意AB兩端區(qū)分正負(fù)極，反接不會(huì)燒壞設(shè)備，但是無法正常通訊。

編寫程序

1.設(shè)備組態(tài)

在博圖軟件中配置西門子PLC和通訊板。modbus通訊需要設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位等通訊參數(shù)，在博圖中的設(shè)備組態(tài)中設(shè)置此參數(shù)，主從站設(shè)置一致即可通訊。

通訊參數(shù)

設(shè)置波特率9600,數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，無校驗(yàn)，在PLC離線模式下下載硬件組態(tài)。

下載組態(tài)信息

2.調(diào)用modbus功能塊

西門子的通訊一般都需要調(diào)用系統(tǒng)功能塊，在“指令”-“通信”-“通信處理器”下可以找到modbus通訊功能塊：

通訊功能塊

可以看到這里提供兩套modbus通訊模塊，這兩套都可以使用（暫不清楚具體的區(qū)別），本文選用的是下面的版本較低的模塊。

新建程序段，將配置模塊MB_COMM_LOAD和主站模塊MB_MASTER拖入程序中：

調(diào)用功能塊

功能塊調(diào)用后要對(duì)必要的引腳進(jìn)行賦值，各個(gè)引腳的功能可以按F1查看，建立一個(gè)DB數(shù)據(jù)塊，聲明一些變量連接功能塊的引腳：

聲明變量

上面聲明了兩個(gè)容量為5的字?jǐn)?shù)組，用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受，這個(gè)容量可以根據(jù)需求任意設(shè)置。然后將這寫變量寫入模塊引腳：

模塊賦值

配置模塊MB_COMM_LOAD的觸發(fā)REQ只需要在連接時(shí)觸發(fā)一次啊，因此直接將系統(tǒng)內(nèi)置的變量“firstscan”寫入即可，上電后執(zhí)行一次。

由于通訊的讀和寫都由主站模塊MB_MASTER完成，因此我們對(duì)這個(gè)模塊進(jìn)行兩次賦值，第一次實(shí)現(xiàn)讀的功能，由modbus地址40100開始，讀5個(gè)數(shù)據(jù)，寫入"ModbusData".Read_Data中；第二次實(shí)現(xiàn)寫的功能，將"ModbusData".Sent_Data中的數(shù)據(jù)寫入由modbus地址40110開始的5個(gè)數(shù)據(jù)中。

程序?qū)懙竭@里已經(jīng)可以進(jìn)行通訊了，如果想要在線實(shí)驗(yàn)一下，可以將變量寫入監(jiān)控表，手動(dòng)觸發(fā)讀寫觸發(fā)引腳變量，觀察模塊的輸出狀態(tài)，這里就不演示了。

3.編寫輪詢程序

所謂輪詢就是依次詢問，假設(shè)我們有3個(gè)設(shè)備作為modbus從站，從站地址（站號(hào)）依次為1,2,3，使用case語(yǔ)句依次對(duì)這3個(gè)設(shè)備進(jìn)行讀寫操作，而讀出和寫入的數(shù)據(jù)分別存入3套不同的變量當(dāng)中。

建立設(shè)備變量

使用一個(gè)結(jié)構(gòu)體來描述一個(gè)設(shè)備的所有信息，包括5個(gè)狀態(tài)字（states:Array[0..4] of Word）和5個(gè)控制字（ctrl:Array[0..4] of Word），將結(jié)構(gòu)體聲明為數(shù)量為3的數(shù)組，存放3個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)。

在整個(gè)循環(huán)開始前，設(shè)定起始設(shè)備地址，然后按照“讀操作觸發(fā)，讀數(shù)據(jù)，讀設(shè)備地址+1，延時(shí)，寫數(shù)據(jù)，寫操作觸發(fā)，寫設(shè)備地址+1，延時(shí)”的順序持續(xù)循環(huán)，按照設(shè)備地址號(hào)選擇上面的結(jié)構(gòu)體變量：

讀操作

iStep=0時(shí)，關(guān)閉讀寫觸發(fā)，設(shè)定讀寫設(shè)備地址為1；

iStep=10時(shí)，讀操作觸發(fā)，模塊發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令，模塊置位busy信號(hào)；

iStep=11時(shí)，等待讀操作完成，模塊讀到設(shè)備數(shù)據(jù)后會(huì)置位done信號(hào)，復(fù)位busy信號(hào)，根據(jù)信號(hào)狀態(tài)將讀到的數(shù)據(jù)（Read_Data）寫入設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體（DeviceData.states)，如果設(shè)備地址=1，則寫入DeviceData[1].states，設(shè)備地址變化，寫入的結(jié)構(gòu)體也會(huì)相應(yīng)的變化，保證不同設(shè)備的數(shù)據(jù)不會(huì)互相干涉。這里加一個(gè)判斷，一段時(shí)間讀不到數(shù)據(jù)返回10步驟重新進(jìn)行讀操作。

iStep=12時(shí)，用計(jì)數(shù)的方式做一個(gè)簡(jiǎn)單的延時(shí)功能，避免因讀寫頻率太快導(dǎo)致設(shè)備反應(yīng)不過來。

寫操作

向設(shè)備寫入信息，在寫入操作觸發(fā)前要先將相應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)（DeviceData.ctrl）寫入發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)（Sent_Data），然后再進(jìn)行寫操作，與讀操作類似，寫入完成后設(shè)備地址+1，跳轉(zhuǎn)下一步驟。

運(yùn)行程序

將程序編譯寫入后重啟PLC，可以看到通訊板的指示燈已經(jīng)開始閃爍，而輪詢步驟iStep始終在10,11兩步，證明讀數(shù)據(jù)命令已經(jīng)發(fā)出，但是沒有接受到設(shè)備的反饋，始終在進(jìn)行第一個(gè)設(shè)備的讀操作。

雖然能夠看到通訊燈在閃，但我們?nèi)匀徊荒苤庇^的看到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)，這是就需要前面提到的SPU軟件，監(jiān)視串口網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文。

監(jiān)視報(bào)文

設(shè)定端口號(hào)，選擇Hex數(shù)據(jù)格式，點(diǎn)擊開始，可以看到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中所有報(bào)文，根據(jù)modbus協(xié)議的規(guī)格（可以自行百度），可以判斷這些報(bào)文就是plc發(fā)出的讀命令。

想要讀到數(shù)據(jù)必須要有從站，我們使用modsim軟件模擬出3個(gè)從站：

modsim

將3個(gè)模擬從站地址分別設(shè)為1,2,3，起始modbus地址與程序設(shè)為一致：40100，長(zhǎng)度設(shè)為20，這樣讀寫地址都能看到。點(diǎn)擊connection設(shè)定通訊參數(shù)（波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，校驗(yàn)位與程序中設(shè)為一致）。點(diǎn)擊確定后能后看到通訊板和轉(zhuǎn)換器的接受發(fā)送指示燈開始閃爍，程序中的設(shè)備地址也在1-3中循環(huán)變化：

由于動(dòng)圖的幀率選的較低，會(huì)漏掉幾個(gè)燈的狀態(tài)。。。

變化的設(shè)備地址

監(jiān)看程序中設(shè)備地址，能夠看到地址在1-3之間循環(huán)變化。可惜的是modsim與SPU不能共用一個(gè)串口，看不到modsim反饋的報(bào)文了。

接下來我們?cè)趍odsim中改變幾個(gè)地址的值，看看PLC的設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體中能否進(jìn)行相應(yīng)的變化，將設(shè)備1的數(shù)據(jù)設(shè)定為：

40100設(shè)置為110，

40101設(shè)置為111，

40102設(shè)置為112，

40103設(shè)置為113，

40104設(shè)置為114，

設(shè)定數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)設(shè)定后在PLC的DB塊中監(jiān)視DeviceData的值：

讀取數(shù)據(jù)

可以看到DeviceData[1].states的值已經(jīng)變化（16進(jìn)制），而DeviceData[2]和DeviceData[3]并沒有變化。

下面進(jìn)行寫數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，在程序中將DeviceData[2].ctrl任意賦值，然后再modsim中查看：

寫入數(shù)據(jù)賦值

寫入成功

可以看到modsim 3中相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)也已經(jīng)變化，而其他模擬設(shè)備中并沒有改變。

其他

在實(shí)際的項(xiàng)目中，例如變頻器控制，通訊參數(shù)和數(shù)據(jù)地址一般都是設(shè)備(從站)規(guī)定好的，我們需要查閱設(shè)備手冊(cè)，在程序中做相應(yīng)的設(shè)置即可，通過通訊獲取的數(shù)據(jù)可以有觸摸屏顯示出來，方便操作人員監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，也可以做一寫判斷，用于設(shè)備的報(bào)警等處理。

編輯：黃飛