MODBUS在CVI控製器通訊中的應用
2013-12-14 來源：數控機床（chuáng）市場網 作者：周 毅
摘 要：詳細介紹施耐德（dé）Premium係列PLC與喬治CVI擰緊扳手控製器進（jìn）行MODBUS通訊，包括通訊硬件配置（zhì）、參數配置，CVI MODBUS通訊協議，擰（nǐng）緊扳手控製器數據讀寫，以及MODBUS通（tōng）訊診斷（duàn）。
關鍵字：MODBUS 協議 波特率 PCMCIA
1.引言
在汽車行業的各種裝配線（xiàn）中，擰緊機是裝配線上一個最常用的機床和工具，而擰緊扳手控製器往往通（tōng）過PLC通訊來進（jìn）行控製，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，搞不清通訊的原理、協議和數據讀寫方法（fǎ），則很難尋找（zhǎo）、分析和判斷故障，甚至無從（cóng）下手（shǒu），常（cháng）常在裝配（pèi）線上控製器通訊出現故（gù）障時，耽誤很長時間，嚴重（chóng）影（yǐng）響生產，因此研究PLC與CVI擰緊控製器進行MODBUS通訊（xùn）具有非常重要的現實指（zhǐ）導意義。
2. 配置
2.1 通訊硬件配置
PLC通過CPU上的TSX SCP 114 PCMCIA通訊卡經由線路分支器TSX SCA50連（lián）接到擰（nǐng）緊扳手控製器的右側25針RSB接口（kǒu）。
硬件（jiàn）：
PCMCIA卡：TSX SCP 114
通（tōng）訊連接電纜：TSX SCP CM 4030 或TSX SCY CM6030（接TSXSCY21601通訊模塊）
線路分（fèn）支器：TSX SCA50
RSB接口，RS485連接，針腳定義（yì）如下：
7 0V
11 RT+(DA)
19 RT-(DB)
2.2 PLC配置
本項目PLC采用（yòng）的（de）是施（shī）耐德Premium，軟件用PL7 PRO，在“Hardware configuration”中，雙（shuāng）擊CPU模塊的“comm”通訊接口或TSX 20601模塊，在通道框內選擇“CHANNEL1”，選擇所需通訊的通訊（xùn）卡類型“TSX SCP114 RS485 MP PCMCIA CARD”；
在類型框選擇“MASTER”，並選擇通訊重試的次數和應答延時；再配置所需其它通訊參數，如選擇（zé）波特率19200、8個數據位、1個停止位、偶校驗。如圖1：
2.3 擰緊扳手控製器配置
擰緊扳手控製（zhì）器采用CVIPC2000軟件進行配置。
①串行連接參數配置：
點擊Parameters ? Controller ? Serial ports 進入串行（háng）連接參數配置窗口，點擊RSB Port菜單，對外設、串口類型（xíng）、波特率、數據位、停止位、奇偶校驗等進（jìn）行配置，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
② PLC MODBUS連接配置（zhì）：
主要配（pèi）置通（tōng）訊方式、主/從選擇、地址設（shè）置等，配置路徑及配置（zhì）如下。
點擊 Parameters ? Controller ? Peripherals進入外設配置窗口，點擊（jī）PLC菜單：
在PLC框中選擇 JBUS/MODBUS、slave、slave number: 10 （可自（zì）行定義），associated port在RSB port串行連接配置後此處會（huì）顯示為RSB port；
在fieldbus board框中配置: No、slave、network addess: 3、選Cylic、memory transfer：勾選上（shàng）
設置如圖3。
3.CVI MODBUS通訊協議
3.1命（mìng）令/狀態（二進（jìn）製輸入/輸出（chū）和網絡）
以（yǐ）下表格為所要讀寫的CVI擰緊控製器的輸入輸出狀態和相（xiàng）關命令。
二進製輸入：
一個站包含14個二進製輸入，這些數據是物理（lǐ）輸入的狀態，它們為隻讀方式，如表（biǎo）1。
可根據需要對輸（shū）入狀態（tài）進行判斷和診斷。
二進製輸出：
一個（gè）站（zhàn）包含15個二進製輸出，這些數據是物理輸出的狀態（tài），它們為隻讀方式，如表2。
當合（hé）格循環的（de）次數等於設置合（hé）格循環的次數時，“循環OK數量”輸出為（wéi）1，即總擰緊OK。
網絡輸入：
一個站包含14個二進製輸入（rù），其中（zhōng）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（què）認) ，如表3。
3.2 結（jié）果
擰緊結果包（bāo）括一般報告、趨勢、扭矩、角度、扭矩率（lǜ）等（děng），如表4。
3.3 選項
通過選項可（kě）輸出各種所需擰緊結果數據格式。
擰緊扳手控製器默（mò）認結果數據格式：
結果（guǒ）值掩碼選擇，讀寫地址為0x7829，缺省值W10=7（扭（niǔ）矩+角度+扭矩率）
結果格（gé）式（shì），讀寫地址為（wéi）0x782A，缺省（shěng）值W11=0（ASCII字符格式）
結果存儲映像類型，讀寫地址為0x782B，缺（quē）省值W12=1 （終值+擰緊趨（qū）勢（shì）值）
輸出擰緊結果數據格式（shì）如表5：
4.擰緊扳手控製器數（shù）據讀（dú）取
要讀取擰（nǐng）緊控製器的（de）數據，首先要掌握（wò）PLC的讀取命令及其格式，PLC讀取數（shù）據命令為：
READ_VAR(地址，目（mù）標類型，目標（biāo）首址, 目標數量，數據接收區, 返回碼)
地址：地址的格式為ADR（ { 網（wǎng）絡 . 工作站 } 機（jī）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（wǎng）絡（luò） . 工作站 } APP，{ 網（wǎng）絡 . 工作（zuò）站 } APP.num和廣播地址。
目標類（lèi）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：要讀目標的首（shǒu）地址、即第一（yī）個地址。
目（mù）標數量：要讀目標的指（zhǐ）定長度，即個數。
數據接收區：要讀（dú）目標的值放到該（gāi）區域，這些數據是連續存放（fàng）的。
返（fǎn）回碼（mǎ）：讀（dú）操作（zuò）的狀態（tài）及錯誤碼。
16#00: 讀操作正確
16#01: 操作錯（cuò）誤
16#02: 應答不正確
16#03: 應答長度不符合
下麵以扳（bān）手控製器1號扳手為例（lì）進行數據讀取，扳手控製（zhì）器接在PLC CPU模塊的TSX SCP114上，故通訊地（dì）址為（wéi）0號模塊（槽（cáo）），CPU中配置通訊的通道號為1，CVI扳手的地址（zhǐ）設（shè）為10。
4.1 擰緊扳手控製器輸出狀態讀取
擰緊（jǐn）扳手控製器的輸（shū）出狀態有（yǒu）15個位，這裏主要是讀取扳手控製器準備好、擰緊OK、擰緊NOK等信號，讀取命（mìng）令如表6。
該指令讀0號模塊1號通道10號地址，數據（即（jí）控製器（qì）的輸出狀態）地址為128（80H）的1個字到%MW1601中，讀操作狀態（tài）返回到%MW1640、%MW1641、%MW1642、%MW1643中。
4.2 擰緊扳手控製器擰緊（jǐn）結果讀取
擰緊扳手控製器的擰緊結果，包括一般報告、趨勢、扭矩、角度、扭矩（jǔ）率，本項目主要是讀兩個擰緊扳手的（de）扭矩值（zhí）和（hé）角度值。
下麵讀取1號扳手擰緊扭矩（jǔ）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（zhǐ）為6145（1801H）的（de）3個字到（dào）%MW6000、%MW6001、%MW6002中，讀操（cāo）作狀態返回
到%MW6500、%MW6501、%MW6502、%MW6503中。返回狀態信（xìn）息主要查看第一個字，其含義見上麵說明。兩（liǎng）個擰緊扳手（shǒu）的扭矩和角度（dù）讀取方（fāng）法相同（tóng），改變讀取（qǔ）地址（zhǐ）即（jí）可，數據格式默（mò）認為ASCII碼，表7為讀出的結果。
5.擰緊（jǐn）扳手控製器數據寫入
PLC寫入命令為：WRITE_VAR(地址，目（mù）標（biāo）類型，目標首址, 目標數量, 要寫的數據, 返回碼)
地址：地址的格式為ADR（ { 網絡 . 工（gōng）作站 } 機架號 . 模塊號 . 通道號 . 目（mù）標地址即（jí）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和廣播地（dì）址。
目標類型：在MODBUS通訊方（fāng）式，目標類型隻能為%M:內部位、%MW:內部字。
目標首址：要寫目標的首地址、即控製（zhì）器內部的數據（jù）存放地（dì）址。
目標數量：要（yào）寫目標的指定長度，即個數（shù）。
要寫的數據：要寫（xiě）到目（mù）標（biāo）的值放在該區域，這些數據（jù）是連續存放的（de）。
返回碼：寫操作的狀態及錯誤（wù）碼。
16#00: 寫操作正確
16#01: 操作錯誤
16#02: 應答不正確
擰緊扳手控製器數據的寫入，主要是寫（xiě）控（kòng）製命令到擰緊扳手控製器，如選（xuǎn）擇（zé）擰（nǐng）緊程序、反轉擰鬆、擰緊扳手控製器複位、清零，它們的寫入操（cāo）作一樣，僅要寫的值不一（yī）樣，其值根據需要確定，如要選擇5號擰緊程序，則值為37（25H），反轉擰鬆則為（wéi）96（60H），複位則為512（200H），清零則為0，寫入命令如表8。
該指（zhǐ）令寫（xiě）0號模塊1號通道10號地址，把%MW1694一個字的值寫到地址（zhǐ）為132（84H）的控製器中，寫操（cāo）作狀態返回到%MW1610、%MW1611、%MW1612、%MW1613中（zhōng）。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，通訊診斷非常重要，我們可以通過SCP 114 PCMCIA通訊卡進行診斷。TSX SCP 114 PCMCIA卡上有兩個LED指示（shì）燈，一個是紅色故障燈“ERR”，亮時表示出錯（cuò），正常情況下熄滅。另一個為黃色通訊燈“COM”，表示線路（lù）的通訊狀況，有通（tōng）訊即（jí）讀寫數據時閃（shǎn）爍，讀寫完後熄滅；無通訊即不讀寫數（shù）據時熄滅。如果無通訊時，黃燈不（bú）停地閃爍，屬（shǔ）於通（tōng）訊不正常（cháng）。兩個LED燈（dēng）的狀態診斷如表9。診斷同時還可以查看通（tōng）訊讀寫時的返回碼，並根（gēn）據返（fǎn）回碼進（jìn）一步確定通（tōng）訊（xùn）故障。尤其要特別（bié）注意的是通訊線路的屏蔽接（jiē）地（dì）非常重要。
7. 結語
CVI控（kòng）製器使用廣泛，其MODBUS通訊應用技術性強，許多自動化人員對其不了解，碰到通訊問（wèn）題非常（cháng）棘（jí）手，通過上述通訊應（yīng）用的詳細介（jiè）紹，必將給廣大CVI控製器設計和維修人員提供非常實用的技術指導。（文自：神（shén）龍汽車有限公司襄陽工廠）
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