西门子6ES7315-2AH14-0AB0型号介绍

　　现代工业自动控制系统朝智能化、网络化和开放式结构的方向发展。利用现场总线技术，将符合同一标准的各种智能设备统一起来，彻底实现整个监测系统的分散控制，将提高系统集成度和数据传输效率、延长有效控制距离，并有利于提高系统抗干扰性能和扩展系统功能。在运动控制中，伺服电机以其响应速度快，控制精准等优点以被更多的客户所选用。如果把总线通信与伺服控制技术统一起来，将推动运动控制技术以及设备远程监控技术的发展。MODBUS作为一种通用的现场总线，已经得到很广泛的应用，很多厂商PLC、智能I/O与A/D模块具备MODBUS通讯接口。本文在阐述MODBUS通信协议的基础上，构建了基于MODBUS的伺服电机运动控制。

1 MODBUS总线控系统的技术特征

　　MODBUS通讯协议是一种工业现场总线通讯协议，它定义的是一种设备控制器可以识别和使用的信息帧结构，独立于物理层介质，可以承载于多种网络类型中。MODBUS协议把通信参与者规定为“主站”（Master）和“从站”（Slave），数据和信息的通信遵从主/从模式，当它应用于标准MODBUS网络时，信息被直接传送。MODBUS总线网络中的各个智能设备通过异步串行总线连接起来，只允许一个控制器作为主站，其余智能设备作为从站。采用命令/应答的通信方式，主站发出请求，从站应答请求并送回数据或状态信息，从站不能够自己发送信息。MODBUS协议定义的各种信息帧格式，描述了主站控制器访问从站设备的过程，规定从站怎样做出应答响应，以及检查和报告传输错误等。网络中的每个从设备都必须分配给一个唯一的地址，只有符合地址要求的从设备才会响应主设备发出的命令。

　　由于MODBUS总线系统开发成本低，简单易用，并且现在已有很多工控器、PLC、显示屏等都具有MODBUS通信接口，所以它已经成为一种公认的通信标准。通过MODBUS总线，可以很方便地将不同厂商生产的控制设备连成工业网络，进行集中监控。

MODBUS*初为PLC通信而设计，它通过24种总线命令实现PLC与外界的信息交换。这些总线命令对应的通信功能主要包括AI/AO、DI/DO的数据传送。但不是很多MODBUS设备的控制只使用其中的几条命令，对其余命令不做反应。

1.1 MODBUS通信格式

　　MODBUS协议定义了两种传输模式，即RTU(Remote Terminal Unit)和ASCII。在RTU模式中，1字节的信息作为一个8位字符被发送，而在ASCII模式中则作为两个ASCII字符被发送，如发送字符“20”时，采用RTU模式时为“00100000”，然而采用ASCII模式则成为“00110010”＋“00110000”（ASCII字符的“2”和“0”）。可见，发送同样的数据时，RTU模式的效率大约为ASCII模式的两倍。一般来说，数据量少而且主要是文本时采用ASCII；通信数据量大而且是二进制数值时，多采用RTU模式。

　　主站一次可向一个或所有从站发送通信请求（或指令），主设备通过消息帧的地址域来选通从设备。主站发送的消息帧的内容和顺序为：从站地址、功能码、数据域（数据起始地址、数据量、数据内容）、CRC校验码；从站应答的信息内容和顺序与主站信息帧基本相同。MODBUS除了定义通信功能码之外，同时还定义了出错码，标志出错信息。主站接收到错误码后，根据错误的原因采取相应的措施。从站应答的数据内容依据功能码进行响应，例如功能代码03要求读取从站设备中保持寄存器的内容。

MODBUS部分功能码

1.2 CRC校验的实现

　　MODBUS通信的RTU模式中，规定信息帧的*后两个字节用于传递CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）码。发送方将信息帧中地址域、功能码、数据域的所有字节按规定的方式进行位移并进行XOR（异或）计算，即可得到2字节的CRC码，并把包含CRC校验码的信息帧作为一连续的流进行传输。接收方在收到该信息帧时按同样的方式进行计算，并将结果同收到的CRC码的双字节比较，如果一致就认为通信正确，否则认为通信有误，从站将发送CRC错误应答。

　　RTU模式一般采用CRC-16冗余校验方法，CRC-16的校验码为16位（2字节），其中低字节在前，高字节在后。实现CRC校验有两种方法：根据CRC校验的定义公式进行计算，或者在程序中建立CRC校验值表。在程序中使用前者更容易实现，这里需要使用CRC生成多项式X16＋X15＋X2＋1。该多项式对应的码组系数为18005H（16进制），去除*高位，对应的16位余数为8005H，即为CRC-16常数。CRC-16校验过程如下：将CRC寄存器的每一位预置为1；把该寄存器值与8bit的信息帧数据进行异或，结果存于该寄存器；对CRC寄存器从高到低进行移位，在*高位（MSB）的位置补零，而*低位（LSB，移位后已经被移出CRC寄存器）如果为1，则把寄存器与CRC-16常数进行异或，否则如果LSB为零，则无需进行异或。重复上述的由高至低的移位8次，第一个8bit数据处理完毕，用此时寄存器的值与下一个8bit数据异或并进行如前一样的8次移位。所有的字符处理完成后CRC寄存器内的值即为*终的CRC值。CRC添加到消息中时，先加入低字节，然后高字节。

1.3 链路特征

　　MODBUS标准的物理层可以采用RS-232串行通信方式，但在长距离通信中常采用RS-422或RS-485代替。在多点通信情况下只采用RS-485方式，所以RTU模式下的MODBUS系统采用屏蔽双绞线，通信距离可达1000m。一条总线上*多可配置31个从站设备。传输线上的信息交换是半双工的，即同时只能有一台设备允许发送信息，主站在发送下一条指令之前等待从站回应，从而避免了线路的冲突。

　　RTU模式的传输格式是1个数据位，2个停止位，没有奇偶校验位。通信数据安全由控制参数CRC-16码保证。RTU接收设备依靠接收字符间经过的时间判断一帧的开始，如果经过3个半的字符时间后仍然没有新的字符或者没有完成帧，接收设备就会放弃该帧，并设下一个字符为新一帧的开始。

2 松下PLC MODBUS控制的实现

　　松下PLC支持modbus协议，只需要在选项、PLC系统寄存器设置、COM1口设置中站号设成1，通讯模式设为MODBUS RTU，通讯速率和通讯格式与05驱动器的设置保持一致。设置完成后可通过F145 SEND指令实现与05的通讯。

例：

F0    MV ， H2      ，DT10    （发送2个字节）

F0    MV ， H1002   ，DT11    （通过1号COM口向2号站发数据）

F145  SEND， DT10    ，DT4     ，DT0    ，K1282

（把DT4，DT5的两个字节通过COM1发送到2号站的K1282地址）

3 施耐德05A伺服驱动器的配置

　　首先过驱动器的HMI面板把控制方式设为modbus模式，把波特率、通讯格式设置成与PLC一致。

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　　摘 要：介绍了松下PLC分类，阐述了松下PLC的基本特点，并对FP1、FPΣ、FP2/FP2SH、FP3/FP10SH类型的PLC性能与应用做了论述。
　　关键词：松下；PLC；FPX
　　中图分类号：TP文献标识码：A文章编号：）09-0350-02
　　
　　PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。本文对松下PLC的特点与应用做出阐述。
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　　1 松下PLC概述
　　
　　世界上PLC产品可按地域分成三大流派：美国、欧洲和日本。日本的PLC技术是由美国引进的，但日本的主推定位在小型PLC上，在小型机领域中颇具盛名。某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70％的份额。
　　松下 PLC是目前国内比较常见的PLC产品之一，其功能完备，****。松下的小型PLC有：FP-X、FP0、FP1、FPΣ、FP-e系列等；中型PLC为：FP2、FP2SH、FP3系列PLC等。
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　　2 松下PLC的基本特点
　　
　　（1）超高速处理基本指令只需0.32μs，可快速扫描。小型PLC内，通过高速处理速度0.32μsec，也可对应要求高速扫描的用途。
　　（2）充裕的大容量充裕的程序容量达到32k步。注释区域也可以充分保证。※2通过超过小型PLC范畴的高程序容量32K步，可对应随着将来设备扩展而产生的范围广泛的各种应用。
　　（3）广泛的扩展性I/O*多300点。可通过功能扩展插件，使扩展范围更进一步扩大。也可控制成本。还有，利用扩展FP0适配器，*多可连3台现有的FP0扩展单元。
　　（4）可靠的安全性通过8位密码和禁止上传功能，有效保护程序。
　　（5）配备USB端口※3通过普通USB电缆（AB型），可与计算机实现简便连接。
　　※1 基本指令占35％和**指令（数据转送、四则运算）占65％组合而成的5K步的程序；
　　※2 C14型为16k步；
　　※3 C14型未具备此功能。
　　松下公司近几年PLC产品，具有指令系统功能强的特点；有的机型还提供可以用FP-BASIC语言编程的CPU及多种智能模块，为复杂系统的开发提供了软件支持；FP系列各种PLC都配置通信机制，由于它们使用的应用层通信协议具有一致性，这给构成多级PLC网络和开发PLC网络应用程序带来方便。
　　
　　3 松下PLC的应用
　　
　　3.1 松下FP1 PLC
　　FP1是日本松下电工生产的小型PLC，该产品有C14、C16、C24、C40、C56、C72多种规格，形成系列化。虽然是小型机性能价格比却很高，特别适合于中小企业。
　　FP1硬件配置除主机外还可加I/O扩展模块，A/D（模/数转换）、D/A（数/模转换）模块等智能单元。*多可配置几百点，机内有高速计数器，可输入频率高达10kHz的脉冲，并可同时输入两路脉冲，还可输出频率可调的脉冲信号（晶体管输出型）。
　　FP1有190多条功能指令，除基本逻辑运算外还可进行+、-、×、÷等四则运算。有8位、16位、32位数字处理功能，并能进行多种码制变换。FP1还有中断、子程序调用、凸轮控制、高速计数、字符打印、步进指令等特殊功能指令。
　　FP1监控功能很强，可实现梯形图监控、列表继电器监控、动态时序图监控（可同时监控16个I/O点的时序）具有几十条监控命令，多种监控方式。指令和监控结果可用日、英、德、意四种文字显示。另外还有链接单元，例如用于远程信息交换的I/O bbbb单元；用于PLC与计算机间通信的C-NET适配器。
　　3.2 松下FPΣ PLC
　　FPΣ型的PLC采用通信模块插件充实通信功能，可以实现*大100KHZ的位置控制，体现免维护性及考虑数据备份的结构，具有高速、丰富的实数运算功能。
　　FPΣ依照小型PLC的标准在保持机身小巧、使用简便的同时，加载中型PLC的功能。 大幅度充实通信功能、大幅度提升位置控制性能，实现卓越的维护性。考虑到设备组装后的维护问题，采用Flash Rom内置方式。FPΣ可以对数据寄存器区进行完全备份，日历时钟的数据也能由电池后备，配备有2个分辨率为1/1000的模拟量调节旋钮，可以作为模拟量定时器等使用。在16点输出中的12点，采用了带短路保护功能的晶体管。为了防止出厂后的意外改写程序或保护原始程序不被窃取，FPΣ可以设置密码功能。其I/O注释可以与程序一同写入本体，大幅提高了系统保存性。同时，FPΣPLC实现了PID控制的指令化，可以进行自整定，实现简便、高性能的控制。