施耐德莫迪康系列PLC三種主要通訊功能的研究

(遼寧忠旺集團有限公司 遼寧 遼陽 111300)

一個高度集成的自動化系統，不僅僅是單獨某一個品牌的PLC、上位機、伺服系統、變頻器、傳感器等，還會有其他品牌的產品結合進來，這樣在上位機與下位機之間、在控制系統與傳動系統之間、甚至在機器與機器之間都用各種各樣的通訊，將其有機的結合在一起。這是目前電氣自動化領域的現狀。下面就施耐德莫迪康PLC來研究這個品牌所支持的三種通訊。這個系列PLC帶有一個以太網端口、一個串行端口和一個Canopen主站。

一、工業以太網

工業以太網是用于表示采用標準以太網物理層的工業協議的術語。施耐德所包含的以太網協議有EtherNet/IP、Modbus TCP、TCP/UDP三種。典型的工業以太網架構,TM251PLC可以做EtherNet/IP通訊的服務器，施耐德目前只有這一款產品支持：

A:控制網絡(此網絡中包含邏輯控制器、SCADA系統、PC、HMI、交換機......)；

B:設備網絡(此網絡中包含連接邏輯控制器特定通訊端口的設備。)如下：

1：邏輯控制器

2：菊連設備

3：以太網交換機

4：I/O島(ModbusTCP)

5:視覺傳感器(EtherNet/IP)

6:PC和HMI(TCP/UDP)

2、4和5工業以太網設備(EtherNet/IP / Modbus TCP)此架構可以使用Somachine軟件配置。

在Somachine中通過組態編程READ_VAR和WRITE_VAR來實現Modbus TCP以太網通訊，通過socket編程實現TCP/UDP以太網通訊。

二、串行通訊

眾所周知PLC大多數支持串行通訊，施耐德PLC也是如此。通過串行線路配置窗口可以配置串行線路的物理參數，對于連接到端口的每個串行設備，以下參數必須相同。波特率：傳輸速度(位/秒)；奇偶校驗：用于錯誤檢測；數據位：用于傳輸數據的位數；停止位：停止位的數目；物理介質：指定要使用的介質：RS485和RS232；極化電阻器：控制器中一般都集成了極化電阻器。施耐德的Somachine中配備了這幾種管理器：SoMachine 網絡管理器、Modbus 管理器、ASCII 管理器和Modbus IOScanner四種。最大波特率可以達到115200(位/秒)。SoMachine 網絡管理器主要用于串行線路進行SoMachine 編程，要將 SoMachine 網絡管理器添加到控制器，請在硬件目錄中選擇 SoMachine - 網絡管理器，將其拖到設備樹，然后將其放到一個突出顯示的節點上，不需要進行配置即可。

Modbus 管理器用于主站或從站模式下的 Modbus RTU 或 ASCII 協議。RTU是使用二進制編碼和 CRC 錯誤校驗(8 個數據位)，ASCII是消息采用 ASCII 格式，LRC 錯誤校驗(7 個數據位)。尋址：指定設備類型，主站或者從站。地址：設備的Modbus地址(選擇從站時)。幀間時間(毫秒)：避免總線沖突的時間，對于鏈路上的每個 Modbus 設備，此參數設置必須完全相同。串行線路設置：串行線路配置窗口中指定的參數。當將控制器配置為 Modbus 主站時，PLCCommunication 庫支持以下功能塊：ADDM、READ_VAR、SEND_RECV_MSG、SINGLE_WRITE、WRITE_RED_VAR、WRITE_VAR。

MODBUS的ASCII協議和RTU協議相比，MODBUS ASCII協議擁有開始和結束標記，而MODBUS RTU卻沒有，所以ASCII協議的程序中對數據包的處理能更加方便。MODBUS ASCII協議的DATA域傳輸的都是可見的ASCII字符，因此在調試階段就顯得更加直觀。MODBUS ASCII的主要缺點是傳輸效率低，因為它傳輸的都是可見的ASCII字符，所以一般來說，如果所需要傳輸的數據量較小可以考慮使用ASCII協議，如果所需傳輸的數據量比較大，最好能使用RTU協議。

三、Canopen通訊

莫迪康PLC的Canopen通訊主要用來PLC對伺服和變頻器等設備的。PLC作為Canopen主站可以支持從站的數量與PLC的型號有關系，比如M241可以擴展63 個 Canopen 從站設備。Canopen應用協議符合CAN標準，CAN 現場總線的每一端都需要一個電阻器(R)。下面介紹Canopen配置及應用。

在Somachine環境下，單擊設備樹中 CANx 節點旁邊的加號按鈕，在添加設備窗口中，選擇 CANopen 性能并單擊添加設備按鈕。雙擊CAN0來配置波特率，最高為1000000。雙擊 CANopen_Performance，配置節點ID，如果選中使能同步生產，則會將 CAN0_Sync 任務添加到應用程序樹選項卡中的應用程序。請勿刪除或更改 CAN0_Sync 任務的類型或外部事件屬性。如果這樣做，SoMachine 會在您嘗試生成應用程序時檢測到錯誤，因而您無法將其下載到控制器。如果在 CANopen_Performance 選項卡的 CANopen 管理器子選項卡中取消選中使能同步生產選項，則會自動從程序中刪除 CAN0_Sync 任務。在PDO和SDO中添加用戶需要控制和傳輸的參數。CAN 0 端口 用作 CANopen 主站時的CAN0 STS 狀態 LED?？梢詭椭袛郈anopenCAN0 STS 狀態 LED?？梢詭椭蠧anopen總線的通訊狀態。紅色一次閃爍/伴隨綠色亮起，表示已達到可接受的檢測到的錯誤限制閾值；紅色兩次閃爍/伴隨綠色亮起，表示有節點防護或心跳事件；紅色亮起，表示總線關閉；綠色亮起，表示Canopen總線工作。

本文詳細介紹了使用施耐德莫迪康PLC最重要的三種通訊的原理和使用，結合現場應用希望也可以給你帶來啟發，無論是選型還是理解或者操作上希望能給讀者帶來一定的幫助。

【注釋】

① CANopen 聯網概念基于國際標準 CAN。CANopen 由 CiA(CAN in Automation)的 DS301 規范定義為統一應用層。

② Socket 英文原義是“孔”或“插座”，通常也稱作“套接字”，應用程序通常通過“套接字”向網絡發出請求或者應答網絡請求。