摘  要：詳細介紹施（shī）耐德Premium係列PLC與（yǔ）喬（qiáo）治CVI擰緊扳手控製器進行MODBUS通訊（xùn），包括通訊硬件配（pèi）置、參數配置，CVI MODBUS通訊協議，擰緊扳手控製器數據讀寫，以及MODBUS通訊診斷。

     關鍵字：MODBUS 協議 波特率 PCMCIA

1.引言

      在汽車行業的各種裝配線中，擰緊機是裝配（pèi）線上一個最常用的機床和工具，而擰緊扳手（shǒu）控製器往往通過PLC通訊（xùn）來進行控製，通訊雖（suī）然具有（yǒu）技術性強、接線少、線路簡潔等優點，但在查找（zhǎo）故障時，搞不（bú）清通訊的（de）原理（lǐ）、協議和數據讀寫方法，則很難尋找、分析和判斷故障，甚至無從下手，常常在裝配線上控製器通訊出現故障時（shí），耽誤（wù）很長時間，嚴重影響生（shēng）產，因（yīn）此研究PLC與CVI擰緊控（kòng）製器進行MODBUS通訊具有非（fēi）常重要的現實指導意（yì）義。

2. 配置（zhì）

2.1 通訊硬件（jiàn）配置

PLC通過（guò）CPU上（shàng）的TSX SCP 114 PCMCIA通訊卡經由線（xiàn）路分支（zhī）器TSX SCA50連（lián）接（jiē）到擰緊扳手控（kòng）製器的右側25針RSB接口。
硬件：
PCMCIA卡：TSX SCP 114
通訊連接電（diàn）纜：TSX SCP CM 4030 或TSX SCY CM6030（接TSXSCY21601通訊模塊）
線路分支器（qì）：TSX SCA50
RSB接口，RS485連接，針腳定義如下：
7   0V
11  RT+(DA)
19  RT-(DB)

2.2 PLC配置

      本項目PLC采用（yòng）的是施耐德Premium，軟件用（yòng）PL7 PRO，在“Hardware configuration”中（zhōng），雙擊CPU模塊的“comm”通訊接口或TSX 20601模塊（kuài），在通道框內選擇“CHANNEL1”，選擇所需通訊的通訊卡類型“TSX SCP114 RS485 MP PCMCIA CARD”；

      在（zài）類型框選擇“MASTER”，並選擇通訊（xùn）重試的次數和應答（dá）延時；再配置所需其它通訊參數，如選擇波特率19200、8個數據位、1個停止位、偶校驗。如圖1：

圖1

2.3 擰緊（jǐn）扳手控製器配置

擰緊扳手控（kòng）製器采用CVIPC2000軟件進行配置（zhì）。

①串行連接參數配（pèi）置：

     點（diǎn）擊（jī）Parameters  Controller  Serial ports 進入（rù）串行連接參數配置窗口，點擊RSB Port菜（cài）單，對外設、串口類型、波特率、數據位、停止位、奇偶校驗等進行配置，如圖（tú）2。
    Associated peripheral: PLC
    Serial port type: RS485i
    Baudrate: 9600
    Number of data bitss: 8
    Number of stop bits: 1
    Parity: none/even/odd

圖2

②PLC MODBUS連接（jiē）配置：

主要配置通訊方式、主/從選擇、地址設置等，配置路徑及配（pèi）置如下。

點擊 Parameters  Controller  Peripherals進入外設配置窗口，點擊PLC菜單：
在PLC框中選擇 JBUS/MODBUS、slave、slave number: 10 （可自行定義），associated port在RSB port串行連接配（pèi）置後此處會顯示為RSB port；
在fieldbus board框（kuàng）中（zhōng）配置: No、slave、network addess: 3、選Cylic、memory transfer：勾選上
設（shè）置如圖3。
 

圖3

3.CVI MODBUS通訊協議（yì）

3.1 命令/狀態（二進製輸入/輸出（chū）和（hé）網絡）
以下表格為所要讀寫的（de）CVI擰緊（jǐn）控製（zhì）器的輸入輸出狀態和相關命令。
二進製輸入：
一（yī）個站包含14個二進製輸（shū）入，這些數據是物理輸入的狀態，它（tā）們為隻讀方式，如表（biǎo）1。
表1：
 
 
可根據需要對輸入狀態進行判斷和診斷（duàn）。

二進製輸出：

一個站包含15個二進製（zhì）輸出，這些數據是（shì）物理（lǐ）輸出的狀態，它們為隻讀方式，如表2。
表2：

當合格循環的（de）次數等於設置合格循環的（de）次數時，“循環OK數量”輸出為1，即總擰緊OK。

網絡輸入：

      一個站包含14個二進製（zhì）輸入，其中有6個通過網絡可用，即SCY（循環啟（qǐ）動（dòng））、Dir(方向)、RPRq(報告請求)、ES(急（jí）停)、reset(複位)、Fail.ACK.(故障確認) ，如表3。
表3：

3.2 結果

擰緊結（jié）果包括一（yī）般報告、趨（qū）勢、扭（niǔ）矩、角度、扭矩率等，如表4。
表（biǎo）4：

 
3.3 選項

通過選項可輸出各種所需擰緊結果數據格式。

擰緊扳手控製器默認結（jié）果數據格（gé）式（shì）：

結果（guǒ）值掩碼選擇，讀寫地址為0x7829，缺省值W10=7（扭矩+角度+扭矩率）

結果格式，讀（dú）寫地址為0x782A，缺省值W11=0（ASCII字符格式）

結果存儲映像類型，讀寫地址為0x782B，缺省值W12=1 （終值+擰緊趨勢值（zhí））

輸（shū）出擰緊結果（guǒ）數據格式如表5：

表5

4.擰緊扳（bān）手控製器（qì）數據讀取（qǔ）

      要讀取擰緊控製器的數據，首先（xiān）要掌握PLC的讀取命令及其格式，PLC讀取數據命令為：READ_VAR(地址，目標類型（xíng），目標首（shǒu）址, 目標數量，數據接收區, 返回碼)

      地址：地址的格式為（wéi）ADR（ { 網絡 . 工（gōng）作（zuò）站 } 機（jī）架號 . 模塊號 . 通（tōng）道號 . 目（mù）標地址即從站地址 ），但禁止（zhǐ）使用以下地址：{ 網絡 . 工作站（zhàn） } APP，{ 網絡 . 工作站 } APP.num和廣播地址。

目標類型：在MODBUS通訊方式，目標類型隻能為%M:內部位、%MW:內部字。
目標首址：要（yào）讀（dú）目標的（de）首地址（zhǐ）、即第一個地址。
目標數量：要（yào）讀目標的指（zhǐ）定長度，即個數。
數據接（jiē）收區（qū）：要讀目標的（de）值放到該區域，這些數據（jù）是連續存放（fàng）的。
返回碼：讀操作的狀態及錯誤碼。
        16#00: 讀操作正確
16#01: 操作錯誤
16#02: 應答不正確
16#03: 應答長（zhǎng）度不符合
      下麵（miàn）以（yǐ）扳（bān）手控製器（qì）1號扳手為例進行數（shù）據讀取，扳手控製（zhì）器接在PLC CPU模塊的TSX SCP114上，故通訊地址為（wéi）0號模塊（槽），CPU中配置通訊的通道號為1，CVI扳手的地址設為10。

4.1 擰緊扳手控製器輸出狀態讀取（qǔ）

      擰緊扳手控製器的輸出狀態（tài）有15個位，這（zhè）裏主要是（shì）讀取扳手控製器準備好、擰緊OK、擰緊NOK等信號，讀取命令如表6。

表6

該指令讀0號模塊（kuài）1號通道10號地址，數據（即控製器的輸出狀態（tài））地址為128（80H）的1個字到%MW1601中，讀操作狀態返回到%MW1640、%MW1641、%MW1642、%MW1643中。

4.2 擰緊扳手控製器擰緊結果讀取

      擰緊扳（bān）手控（kòng）製器的擰緊結果，包括一般報（bào）告（gào）、趨勢、扭矩、角度、扭矩率，本項目主要是讀兩個擰緊扳手的扭矩值和角（jiǎo）度值。

      下麵讀取1號扳手擰緊扭矩結果，扭矩讀出命令為READ_VAR(ADR#0.1.10,'%MW',6145,3,%MW6000:3,%MW6500:4)，該指令讀0號模塊1號通道10號地址，數據（即扭矩）地址為6145（1801H）的3個字到%MW6000、%MW6001、%MW6002中，讀操作狀態返回到%MW6500、%MW6501、%MW6502、%MW6503中。返回（huí）狀態信（xìn）息主要查看第一個字，其含（hán）義見上麵說明。兩個擰緊扳手的扭（niǔ）矩（jǔ）和角度（dù）讀（dú）取方法相（xiàng）同，改變讀取地址（zhǐ）即可，數據（jù）格式默認為ASCII碼，表（biǎo）7為讀出的結果。
表7：

在PLC中監控變量的值時（shí），要注意變量值的格式，表中十進製8224=2020H=’  ‘。

5. 擰緊扳手控製器數據寫入

PLC寫入命令（lìng）為：WRITE_VAR(地址，目標類（lèi）型，目標首址, 目標數量, 要寫的數據, 返回碼)
地（dì）址：地址的格（gé）式為ADR（ { 網絡 . 工作站 } 機架號 . 模塊號 . 通道號（hào） . 目標地址即（jí）從站地址 ），但禁止（zhǐ）使用以下地址：{ 網絡 . 工作站 } APP，{ 網絡 . 工作站（zhàn） } APP.num和（hé）廣播地址。
目（mù）標（biāo）類型：在MODBUS通訊方式，目標類型隻能為%M:內部位、%MW:內部（bù）字。
目標（biāo）首址：要寫目標的（de）首地（dì）址、即控（kòng）製（zhì）器（qì）內部的數據存放地址。
目標數量：要寫目標的指定長度，即個數。
要（yào）寫的數據：要寫到（dào）目標的值放在該區域，這（zhè）些數據是連續（xù）存放的。
返回碼：寫操（cāo）作（zuò）的狀態及錯誤碼。
        16#00: 寫操作正確
16#01: 操作錯誤
16#02: 應答不正確

      擰緊扳手控製（zhì）器數據的寫（xiě）入，主要是寫控製命令到擰緊扳（bān）手控製器，如選擇擰緊程序（xù）、反（fǎn）轉擰鬆、擰緊扳手控製器複位、清零，它們的寫入操作一樣，僅要寫的值不一樣，其（qí）值根據需要確定，如要選擇5號擰緊程序，則值為37（25H），反轉擰鬆則為96（60H），複位則（zé）為512（200H），清零則（zé）為0，寫入命令（lìng）如表8。
表8：

      該指令（lìng）寫0號模塊1號（hào）通道10號地址，把%MW1694一個字的值寫到地址為132（84H）的控（kòng）製器中，寫（xiě）操作狀態返回到%MW1610、%MW1611、%MW1612、%MW1613中。改變%MW1694的值就可把各種命令寫入扳手控製器中。

6. 通訊診斷

      在通訊時（shí），通訊診斷非常重要（yào），我們可以（yǐ）通過（guò）SCP 114 PCMCIA通訊卡進行診斷。TSX SCP 114 PCMCIA卡上有兩個LED指示燈，一個（gè）是紅色故障（zhàng）燈“ERR”，亮時表示出錯，正常（cháng）情況下熄滅。另一個為黃色通訊燈“COM”，表示線路的通訊狀況，有通訊即讀寫數據時閃爍，讀（dú）寫完後熄滅；無通訊（xùn）即（jí）不（bú）讀寫數據時熄滅。如果無通訊時，黃燈不停地閃爍，屬於通（tōng）訊不正常。兩個LED燈的狀態診斷如表9。診斷同時（shí）還可以查看通訊讀寫時的返回碼，並根據返回碼進一步確定通訊故障。尤其要特別注意的是通訊線路的屏蔽接地非常重要。
表9：

7. 結語
     CVI控製器使（shǐ）用廣泛，其MODBUS通訊應用技（jì）術性（xìng）強，許多自動化人員對其不了解，碰到通訊問題非常棘手，通過上述通訊應用的詳細介紹，必將（jiāng）給廣大CVI控製器設計和維修人員提供非常實（shí）用的技術指導（dǎo）。