FX5U與遠(yuǎn)程IO通信技術(shù)研究

摘? 要：在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益發(fā)展的背景下，工業(yè)產(chǎn)線的各種設(shè)備聯(lián)網(wǎng)成為可能，早期工業(yè)設(shè)備之間常應(yīng)用MODBUS RTU模式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及控制。近年工業(yè)控制器接口都往以太網(wǎng)及無(wú)線接口方向發(fā)展，工業(yè)控制器間的以太網(wǎng)通信得到廣泛應(yīng)用。文章介紹了FX5與TBEN-S1-8DXP遠(yuǎn)程IO模塊通過(guò)以太網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)通信的過(guò)程，重點(diǎn)介紹了FX5與遠(yuǎn)程IO模塊的以太網(wǎng)絡(luò)模式通信的網(wǎng)絡(luò)配置過(guò)程和通信程序設(shè)計(jì)的基本思路及方法。

關(guān)鍵詞：FX5U;遠(yuǎn)程通信;MODBUS RTU

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2022）03-0076-05

Research on FX5U and Remote IO Communication Technology

ZHOU Caiyun

（Huizhou Engineering Vocational College， Huizhou? 516000， China）

Abstract： Under the background of the increasing development of Internet technology， the networking of various equipment in industrial production line becomes possible. MODBUS RTU mode is often used in early industrial equipment to realize data acquisition and control. In recent years， the industrial controller interfaces all develop towards the direction of Ethernet and wireless interfaces. Ethernet communication among industrial controllers has been widely used. This paper introduces the process of realizing communication between FX5 and TBEN-S1-8DXP remote IO module through Ethernet， and focuses on introducing the network configuration process of Ethernet mode communication between FX5 and remote IO module and the basic thinking and method of communication program design.

Keywords： FX5U; telecommunication; MODBUS RTU

0? 引? 言

近年來(lái)隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步入了新的時(shí)代。其中，實(shí)現(xiàn)Internet接入是當(dāng)前工控制設(shè)備應(yīng)用的熱點(diǎn)。早期可編程控制與遠(yuǎn)程設(shè)備之間的通信最常用的是遠(yuǎn)程設(shè)備與串口服務(wù)器相連，再由串口服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與PLC相連實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)交換。此方法的缺點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)比較困難，只有相當(dāng)專業(yè)的技術(shù)人員才能完成。隨著以太網(wǎng)接口的遠(yuǎn)程IO設(shè)備的出現(xiàn)，人們只要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)，就能實(shí)現(xiàn)通過(guò)Internet與遠(yuǎn)程IO設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。本文以TBEN-S1-8DXP德國(guó)TURCK總線模塊插件（遠(yuǎn)程IO）為例，介紹三菱FX5U與TBEN-S1-8DXP的以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)通信的基本方法。

1? TBEN-S1-8DXP介紹及配置方法

TBEN-S1-8DXP為緊湊型的以太網(wǎng)多協(xié)議IO模塊，總共8個(gè)通用數(shù)字通道，可配置為PNP輸入或0.5 A輸出。能支持PROFINET設(shè)備、EtherNet/IP設(shè)備或Modbus TCP主站/從站（本文以TBEN-S1-8DXP配置為主站、輸入與PLC的Modbus TCP通信為例介紹）。

1.1? 遠(yuǎn)程IO（TBEN-S1-8DXP）端子及功能

如圖1所示，P1、P2為以太網(wǎng)插頭，P1為進(jìn)線端，P2為出線端，當(dāng)有兩臺(tái)遠(yuǎn)程I/O模塊時(shí)，從P2連接至下一臺(tái)的P1端，方便多臺(tái)I/O設(shè)備的連接。C0～C7可配置為PNP輸入或PNP 0.5 A輸出，X1電源進(jìn)線，X2電源出線，當(dāng)有兩臺(tái)遠(yuǎn)程IO模塊時(shí)，從X2連接至下一臺(tái)的X1端。

1.2? 遠(yuǎn)程IO參數(shù)的配置

遠(yuǎn)程IO模塊主要參數(shù)配有IP配置，本案例中將遠(yuǎn)程IO的IP設(shè)置為192.168.0.5。

設(shè)置方法：打開(kāi)Turck Service Tool s配置工具軟件，如圖2所示。

具體步驟是：

（1）打開(kāi)Turck Service Tool軟件并將遠(yuǎn)程IO通過(guò)網(wǎng)線連接至電腦，在打開(kāi)軟件中點(diǎn)擊Suchen...（F5）找到連接的遠(yuǎn)程IO模塊;

（2）選中要設(shè)置IP的遠(yuǎn)程IO模塊;

（3）雙擊Andern（F2）彈出網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對(duì)話框?qū)P地址設(shè)置成：192.168.0.5，Netzmaske設(shè)置成255.255.255.0，設(shè)置完點(diǎn)擊Im Gerat完成IP地址的設(shè)置，最后點(diǎn)擊上圖中的Action（F4）下的Reboot（雙擊），重啟設(shè)備，IP地址設(shè)置生效。

2? FX5U與遠(yuǎn)程IO模塊TBEN-S1-8DXP的MODBUS TCP通信

MODBUS由MODICON公司于1979年開(kāi)發(fā)，是一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。1996年施耐德公司推出基于以太網(wǎng)TCP/IP的MODBUS協(xié)議：MODBUS TCP。MODBUS協(xié)議是一項(xiàng)應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP三種報(bào)文類型。標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議物理層接口有RS232、RS422、RS485和以太網(wǎng)接口，采用MASTER/SLAVE方式通信。如表1所示。

FX5U與遠(yuǎn)程IO模塊TBEN-S1-8DXP的MODBUS TCP通信的參數(shù)設(shè)置步驟與方法。

FX5 MODBUS TCP參數(shù)設(shè)置的具體內(nèi)容有：

（1）在WORKS3軟件的導(dǎo)航窗口下選擇參數(shù)，在參數(shù)下的FX5UCPU下選擇模塊參數(shù)，在模塊參數(shù)下的以太網(wǎng)端口的IP地址設(shè)置為：192.168.0.2（IP地址必須與遠(yuǎn)程IO模塊的IP地址為同一網(wǎng)段），子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0設(shè)置過(guò)程如圖3所示。

在對(duì)象設(shè)備連接配置設(shè)置后的框雙擊彈出窗口去完成遠(yuǎn)程IO設(shè)備的配置，如圖4所示。

（2）將模塊一覽的以太網(wǎng)設(shè)備（通用）/Active連接設(shè)備拖至左下角PLC的下方完成組態(tài)，如果有多臺(tái)設(shè)備用同樣的方法完成基本的配置，遠(yuǎn)程設(shè)備的地址根據(jù)組態(tài)是時(shí)的順序由左至右顯示No.1，No.2……

（3）將可編程控制器的端口號(hào)改為4999，傳感器·設(shè)備的IP地址設(shè)備為192.168.0.5，端口號(hào)改為502，PLC與遠(yuǎn)程設(shè)備的IP必須是同一網(wǎng)段，即IP地址的前三部分必須一致，否則無(wú)法通信。

（4）在WORKS3點(diǎn)擊菜單欄的工具下拉選擇通信協(xié)議支持功能項(xiàng)，進(jìn)入后出現(xiàn)協(xié)議支持功能對(duì)話框，直接點(diǎn)擊確認(rèn)進(jìn)入通信協(xié)議支持的設(shè)置。如圖5所示。

（5）在通信協(xié)議支持功能對(duì)話框中點(diǎn)擊新建通信協(xié)議，點(diǎn)擊協(xié)議添加，在彈出協(xié)議添加對(duì)話框，在類型選擇中選擇通信協(xié)議庫(kù)，然后在型號(hào)選擇項(xiàng)中選擇MODBUS/TCP，在協(xié)議名下選擇03功能碼（讀保持寄存器），最后點(diǎn)擊確定完成通信協(xié)議的設(shè)置。協(xié)議號(hào)最多為8個(gè)，本項(xiàng)目中PLC只連接了一個(gè)遠(yuǎn)程IO設(shè)備，所以協(xié)議號(hào)為1，同時(shí)遠(yuǎn)程IO模塊只作為輸入模塊，因此結(jié)合MODBUS標(biāo)準(zhǔn)功能表，將協(xié)議名設(shè)為03，即保持寄存器的讀取，若將遠(yuǎn)程IO作為輸入模塊，則應(yīng)該將協(xié)議名設(shè)為04。如圖6所示。

（6）右鍵點(diǎn)擊通信類型列表中的發(fā)送&接收，點(diǎn)擊軟件元件批量設(shè)置命令，在彈出軟元件批量設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的起始軟件元件號(hào)，本案例中設(shè)為D500，設(shè)置完成后點(diǎn)擊確認(rèn)。如圖7所示。

（7）點(diǎn)擊發(fā)送數(shù)據(jù)包查看數(shù)據(jù)地址，傳輸ID：D500、模塊ID：D501、MODBUS地址D502（遠(yuǎn)程I/O模塊輸入信號(hào)的MODBUS地址為0），讀取的點(diǎn)數(shù)：D503;

點(diǎn)擊接收數(shù)據(jù)包（1）—點(diǎn)擊配置數(shù)據(jù)—彈出配置元素設(shè)置對(duì)話框接收數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域：D507。如圖8所示。

（8）設(shè)置完成后點(diǎn)擊在線/模塊定入寫入到PLC，點(diǎn)擊保存，保存的文件擴(kuò)展名為tpx。

3? FX5的主站實(shí)施MODBUS/TCP通信的程序流程

FX5的主站實(shí)施MODBUS/TCP通信的程序流程如圖9所示。

程序的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用FX5 MODBUS TCP通信主要使用以下三個(gè)指令：建立連接SP.SOCOPEN、通信協(xié)議支持功能SP.ECPRTCL和切斷連接SP.SOCCLOS。建立連接指令的格式：ENO：=SP_SOCOPEN（EN，U0，s1，s2，d）;可根據(jù)指令執(zhí)行后d值來(lái)判斷是否建立網(wǎng)絡(luò)連接，只有建立了網(wǎng)絡(luò)連接才能去對(duì)相應(yīng)的設(shè)備執(zhí)行通信協(xié)議。如表2所示。

執(zhí)行協(xié)議指令格式ENO：=SP_ECPRTCL（EN，U0，s1，s2，s3，d）;本案例中連接設(shè)備的編號(hào)為1，連續(xù)執(zhí)行的協(xié)議數(shù)，因只連接一臺(tái)遠(yuǎn)程IO，協(xié)議數(shù)為1。如表3所示。

切斷連接指令格式為ENO：=SP_SOCCLOSE（EN，U0，s1，s2，d）。如表4所示。

FX5與遠(yuǎn)程IO模塊TBEN-S1-8DXP通信例程如圖10和圖11所示。

本例程中X0為啟動(dòng)、X1為關(guān)閉連接，例程主SD10680.0是內(nèi)置以太網(wǎng)開(kāi)放完成信號(hào)，其中b0的值表示連接第一臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)，b1用來(lái)表示第二臺(tái)設(shè)備，本案例中只連接一臺(tái)遠(yuǎn)程IO，所以只用到b0位。SD10681是內(nèi)置以太網(wǎng)開(kāi)放請(qǐng)求信號(hào)，其中b0用反映連接第一臺(tái)設(shè)備的請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)建立連接時(shí)M100維持一個(gè)掃描周期的導(dǎo)通時(shí)間，M100的導(dǎo)通使M102置位，完成對(duì)協(xié)議執(zhí)行前的初始化，M103在執(zhí)行協(xié)議后導(dǎo)通一個(gè)掃描周期，在第90行將D507的數(shù)據(jù)送給K4M500，M500至M507為遠(yuǎn)程IO作為輸入模塊8個(gè)輸入的狀態(tài)。

以上介紹FX5與遠(yuǎn)程IO模塊TBEN-S1-8DXP以太網(wǎng)通信流程，希望本文能幫助讀者快速理解和掌握三菱FX5U與遠(yuǎn)程IO模塊的通信的配置方法及程序設(shè)計(jì)。

4? 結(jié)? 論

采用以太網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)FX5U與遠(yuǎn)程IO模塊間的通信，網(wǎng)絡(luò)配置方便，通信程序編寫簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳輸速度快，MODBUS/TCP的通信模塊將逐漸代替MODBUS/RTU通信模式。

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作者簡(jiǎn)介：周彩云（1969.10—），男，漢族，廣東興寧人，電子高級(jí)講師，本科，研究方向：工業(yè)自動(dòng)控制。