基于西門子1500的Modbus TCP與相機通信在沖壓行業的應用

佘志遠，朱 毅，肖萬彪，王建鵬，詹俊勇

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000）

隨著工業自動化的進程穩步加速，工業4.0 時代大面積覆蓋了工廠，取代了原有的生產模式，這其中就包含了工業設備與諸多第三方設備進行通信交互的情況。

在沖壓行業中，為了避免出現產品次品對于模具以及生產線的影響，采用了工業相機來對產品進行檢測與判定，以最大程度上減少次品對沖壓自動線的影響。

該案例中主要介紹了以西門子1500 為例，介紹了如何通過Portal 來建立ModbusTCP 與第三方設備（上位PC 控制的工業相機）的通信傳輸。

1 ModbusTCP 通信協議簡介

1.1 硬件支持

S7-1500 CPU 其本身的本體已經集成了兩個Profinet 接口，支持工業以太網和基于TCP/IP 和UDP的通信標準。CPU 本身的PROFINET 物理接口支持10/100Mb/s 的RJ45 協議，支持電纜交叉自適應，因此一個標準的或是交叉的以太網線都可以用于這個接口。使用這個通信口可以實現S7-1500 CPU 與編程設備的通信，與HMI 觸摸屏的通信，以及與其他CPU 之間的通信[1]。

本例中，主要包括S7-1513F 型號PLC 一臺，RJ45 類網線1 根，上位PC 一臺，海康威視VMS 軟件一套。

1.2 支持協議與最大連接資源

S7-1500CPU 攜帶的Profinet 網口主要支持如表1 所示通訊協議與服務。本文著重講解關于S7-1500 在ModbusTCP 的連接通訊中，作為主站的相關問題。

1.3 Porta1 功能塊

基于西門子Portal，主要提供S7-1500 在Mod busTCP 通訊中作為主站與從站的兩種功能塊；S7-1500 的組態中，使用的ModbusTCP 為V5.0 版本[2]，該版本需要固件版本V2.5 以上支持。

在Portal 的OB 塊中，調用如圖1 中的MB_Server 來進行編程，在這個過程中，系統會自動生成一個名為“MB_SERVER_DB”的背景數據塊。

圖1 MB_Server 在Portal 中的版本

MB 的數據塊引腳定義如表2 所示。

表2 MB_Server 各個引腳定義

各個引腳的賦值，采用DB 數據塊來進行賦值。如圖3 所示。

圖3 博途中生成的Servrer 數據塊

圖2 MB_Server 自動生成的背景數據塊

其中Remote 作為數據塊，來指定遠程伙伴的地址、Status 用來儲存狀態和錯誤信息。如圖4 所示。

圖4 Connect 引腳中對應參數

上述例子中，遠程伙伴IP 地址為192.168.0.6，端口號為1，遠程端口為502。

需注意的是，對于MB_HOLD_REG 指定的數據緩沖區可以設為DB 塊或M 存儲區地址。DB 塊可以為優化的數據塊，也可以為標準的數據塊結構。

2 ModbusTCP 通信實例

以下實例以S7-1513F 與海康威視工業相機為例，說明了該通信模式下的數據是如何傳輸的。

2.1 S7-1500 側編程

本文以西門子1513F 型號的PLC 作為主站，通過在Main(OB1)中調用通信數據塊，來做到和第三方相機進行通訊的目的。如圖5 所示。

圖5 OB1 中生成的主站數據塊

通過對DISCONNECT、Connect、MB_HOLD_REG三個輸入引腳進行賦值，包含參數主要有：ID（對應地址）、LocalPort（本地端口號）、InterfaceID（交互ID）三個變量進行設置。如圖6 所示。

圖6 CONNECT 引腳對應參數設置

2.2 工業相機側編程

工業相機側設置，主要包含TCP/IP 的網段設置（本例中用到的為192.168.2.X 字段），同時對相機側的接收存儲器做響應的配置，主要是設置寄存器地址與字段長度。如圖7、8 所示。

圖7 相機側寄存器地址設置

2.3 通信測試運行

圖8 相機側IP 地址與端口設置

在Main[OB1]塊中調用功能塊MB_SERVER，保存編譯后下載到PLC 中，相機進行拍照，將結果存儲在DB34 中，如圖9 所示。DB34 中可以顯示對應存儲器接收到的數值，通過與基準值進行判斷，即可達到判定的目的。

圖9 運行結果

3 結論

本文通過對S7-1500 與工業相機之間的ModbusTCP 通信為例，闡述了該形式通信的參數設定、通信格式編寫等內容。詳細說明了在Portal 集成中，功能塊的引腳定義等問題，在最后給出了一段以S7-1513F 為例的基本通信程序與設置，為西門子PLC 和其他智能設備通過ModbusTCP 通信協議進行數據交換提供了進一步支持。