摘  要（yào）：詳細介紹（shào）施耐德Premium係列PLC與喬治CVI擰緊扳手控製器進行MODBUS通訊，包括（kuò）通訊硬件配置、參（cān）數配（pèi）置，CVI MODBUS通訊協議，擰緊扳手控（kòng）製（zhì）器數據（jù）讀寫（xiě），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（zhuāng）配線（xiàn）中，擰緊機是（shì）裝配線上一個最常用（yòng）的機床和工具，而（ér）擰緊扳（bān）手控製器往（wǎng）往通過PLC通訊來進行控製（zhì），通訊雖然具有（yǒu）技術性強、接（jiē）線少、線路簡潔等優點，但在查找故障時，搞不清通訊的原（yuán）理、協議和數據讀寫方法，則很難尋找、分析和判斷（duàn）故（gù）障，甚至無從下手，常常在裝配線上控製器（qì）通（tōng）訊出現（xiàn）故障時，耽誤很長（zhǎng）時間，嚴重影響生產，因此（cǐ）研（yán）究PLC與CVI擰緊（jǐn）控製器進行MODBUS通訊具有（yǒu）非常重要的現實指導意義。

2. 配（pèi）置

2.1 通訊硬件（jiàn）配置

PLC通過（guò）CPU上的TSX SCP 114 PCMCIA通訊（xùn）卡經由（yóu）線路分支器TSX SCA50連接（jiē）到擰緊扳手控製器的右側25針RSB接口。
硬件：
PCMCIA卡：TSX SCP 114
通訊連接電纜：TSX SCP CM 4030 或TSX SCY CM6030（接TSXSCY21601通訊模塊）
線路分支器：TSX SCA50
RSB接口，RS485連接，針腳定義如下（xià）：
7   0V
11  RT+(DA)
19  RT-(DB)

2.2 PLC配置

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

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

圖1

2.3 擰緊扳手控製器配置

擰緊扳手控製器采用CVIPC2000軟件進行配置。

①串行連接（jiē）參（cān）數配置：

     點擊Parameters  Controller  Serial ports 進入串行連接參數配置窗口，點擊RSB Port菜單，對外設、串口類型、波特率、數據位、停止位、奇偶（ǒu）校驗等（děng）進行配（pèi）置，如圖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連接配置：

主要配置通訊（xùn）方式、主（zhǔ）/從選擇、地址設置等，配置路徑及（jí）配置（zhì）如下。

點（diǎn）擊 Parameters  Controller  Peripherals進入外設配置窗口，點擊PLC菜（cài）單：
在PLC框中選擇 JBUS/MODBUS、slave、slave number: 10 （可自行（háng）定義（yì）），associated port在RSB port串行連接配置後此處會顯示為RSB port；
在（zài）fieldbus board框中配置: No、slave、network addess: 3、選Cylic、memory transfer：勾選上
設置如圖3。
 

圖3

3.CVI MODBUS通訊協議

3.1 命令/狀態（二進製輸入/輸出和網絡）
以下（xià）表格為所要（yào）讀（dú）寫的CVI擰緊控製器的輸入輸出狀態和（hé）相關命令。
二進製輸入：
一個站包含14個二進製輸入（rù），這些數據是（shì）物理輸入的狀態（tài），它們為隻讀方式（shì），如表1。
表1：
 
 
可根據需要對輸入狀態進行判斷和診斷。

二進製輸出：

一（yī）個站包含15個二進（jìn）製輸出，這些數據是物理輸（shū）出的狀態，它們為隻讀方式，如表2。
表2：

當（dāng）合格循環的次數等於設置合（hé）格循環的次數（shù）時，“循環OK數（shù）量”輸出為1，即（jí）總（zǒng）擰緊OK。

網絡（luò）輸入：

      一個站（zhàn）包含14個二進製輸入，其中有6個通過網絡可用，即SCY（循環啟動）、Dir(方向)、RPRq(報告請求)、ES(急停（tíng）)、reset(複位)、Fail.ACK.(故障確認) ，如（rú）表3。
表3：

3.2 結果

擰（nǐng）緊結果包括一般報告、趨勢、扭矩、角度、扭矩率等，如表4。
表4：

 
3.3 選項

通過選項（xiàng）可輸出（chū）各種所需擰緊結果數據格（gé）式。

擰緊扳手控製器默認結果數據格式：

結果值掩碼選擇，讀（dú）寫地址為0x7829，缺省（shěng）值W10=7（扭（niǔ）矩+角度+扭矩率）

結果格式，讀寫地址為0x782A，缺省值W11=0（ASCII字符格式）

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

輸（shū）出擰緊結果數據格式如表5：

表5

4.擰緊扳手控製器數據（jù）讀取

      要讀取擰緊控製器的數據，首先要掌握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，目標首址, 目標數量，數據接收區, 返回碼)

      地址：地址的（de）格式為ADR（ { 網絡 . 工作站 } 機架號 . 模塊號 . 通道號 . 目標地址即從站地址 ），但禁止使用以下地址：{ 網絡 . 工作站 } APP，{ 網絡 . 工作站 } APP.num和廣播（bō）地址。

目標類型：在MODBUS通訊方式，目標類型（xíng）隻能為%M:內部（bù）位、%MW:內部字。
目標首址：要讀（dú）目標的首地址、即第一個地址。
目標數量（liàng）：要讀目標的指定長度，即個數（shù）。
數據接收區：要讀目標的值放到該區域，這些數據是連續存放的。
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: 應答長度不符合
      下麵以扳手控製器1號（hào）扳（bān）手為例進行數據讀取，扳手控製器接在PLC CPU模塊的TSX SCP114上，故通訊（xùn）地址為0號模塊（kuài）（槽），CPU中（zhōng）配置（zhì）通訊的通（tōng）道號為1，CVI扳手的地（dì）址（zhǐ）設為10。

4.1 擰緊（jǐn）扳（bān）手控製器輸出狀態讀取

      擰緊扳手控製器的輸出（chū）狀態有15個位，這裏主要是讀（dú）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（dú）0號模塊1號通（tōng）道10號地址，數據（即控製器的輸出狀態）地址為128（80H）的1個字到%MW1601中，讀操作狀態（tài）返（fǎn）回（huí）到%MW1640、%MW1641、%MW1642、%MW1643中。

4.2 擰緊扳手控製器擰緊結果讀取

      擰緊扳手控製器的擰緊結果，包括一般報告（gào）、趨（qū）勢（shì）、扭矩、角度、扭矩率，本（běn）項目主要是讀兩個擰緊扳手的扭矩值和角度值。

      下（xià）麵讀（dú）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（zhǐ）令讀0號模塊1號通（tōng）道10號地址，數據（jù）（即扭矩）地址為6145（1801H）的3個字到%MW6000、%MW6001、%MW6002中，讀操（cāo）作狀態返回到（dào）%MW6500、%MW6501、%MW6502、%MW6503中。返回狀態信息主要查看第一個字（zì），其含義見上麵說明。兩個（gè）擰緊（jǐn）扳手的扭矩和（hé）角度讀取方法相同，改變讀取地址即可，數據格式默認為（wéi）ASCII碼，表7為讀出的結果（guǒ）。
表7：

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

5. 擰緊扳手控製（zhì）器數據寫入

PLC寫入命令為：WRITE_VAR(地（dì）址，目標類（lèi）型，目標首址, 目標（biāo）數（shù）量, 要寫的數據, 返（fǎn）回碼)
地址：地址的格式為（wéi）ADR（ { 網（wǎng）絡 . 工作站 } 機（jī）架號 . 模塊號 . 通道號 . 目標地址即從（cóng）站地址 ），但禁止使用以（yǐ）下地址：{ 網絡 . 工作站 } APP，{ 網絡 . 工（gōng）作站 } APP.num和廣播地址。
目標類型：在MODBUS通訊方式，目標類型隻（zhī）能為%M:內部位、%MW:內部字。
目標首址：要寫目標的首地址、即控製器內部的（de）數據存放地址。
目標數量：要寫目（mù）標的指定長度，即個數。
要寫的數據：要寫到目標的（de）值放在該區域，這些數據是連續存放的。
返回（huí）碼：寫操作的狀態及（jí）錯（cuò）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（bān）手控製器數據的寫入，主要是（shì）寫控製命（mìng）令到擰緊扳手控製（zhì）器，如選擇（zé）擰緊程（chéng）序、反（fǎn）轉擰鬆、擰緊扳手控製器複位、清零，它（tā）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（zhuǎn）擰（nǐng）鬆則為96（60H），複位則為512（200H），清零則為（wéi）0，寫入命令如表8。
表8：

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

6. 通訊診斷

      在通訊時，通訊（xùn）診斷非常重（chóng）要，我們可（kě）以通過（guò）SCP 114 PCMCIA通訊卡進行診斷。TSX SCP 114 PCMCIA卡上有兩個LED指示燈，一個是紅色故障燈“ERR”，亮時表示出錯，正常情況（kuàng）下熄滅。另一個為黃（huáng）色通訊（xùn）燈（dēng）“COM”，表示線路的通訊狀況，有（yǒu）通（tōng）訊（xùn）即（jí）讀寫數據時閃爍，讀寫完後（hòu）熄滅；無通（tōng）訊即不（bú）讀寫數據時熄滅。如果（guǒ）無通訊時（shí），黃燈不停地閃爍，屬於通訊不正常。兩個LED燈的狀態診斷（duàn）如表9。診斷同時還可以查看通訊讀（dú）寫時的返回碼，並根（gēn）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（chóng）要。
表9：

7. 結（jié）語
     CVI控（kòng）製（zhì）器使用廣泛，其MODBUS通訊應用技術（shù）性強，許多自動化人員對其不（bú）了解，碰（pèng）到通訊問題非常棘手，通過上述通訊應用的詳細介紹，必將給廣大CVI控製器設計和維修人員提供（gòng）非常實用（yòng）的技術指導（dǎo）。