摘  要：詳細介紹施耐德Premium係列PLC與喬治CVI擰緊扳手控製（zhì）器進行MODBUS通訊，包括通訊硬件（jiàn）配置、參數配置（zhì），CVI MODBUS通訊協議，擰緊扳手控製器（qì）數據讀寫，以及MODBUS通訊（xùn）診斷。

     關鍵字：MODBUS 協議（yì） 波特率（lǜ） PCMCIA

1.引言

      在汽車行業的各種裝配線中，擰緊（jǐn）機是（shì）裝配線上一個（gè）最常用的機（jī）床和工具，而擰緊扳手控製器往（wǎng）往通過PLC通訊（xùn）來進行控製（zhì），通訊雖然具有技術性強、接線少、線路簡潔等優點，但在（zài）查找故（gù）障（zhàng）時，搞不清通（tōng）訊的原理、協議（yì）和（hé）數據讀寫方法，則很難尋找、分析和判斷故障（zhàng），甚至無從下手，常（cháng）常在裝配線（xiàn）上控製器通訊出現故（gù）障時，耽誤很長時間，嚴重影響生產，因此研究PLC與CVI擰緊控（kòng）製器進行MODBUS通訊具有非常重要的現實指導意義。

2. 配置

2.1 通訊（xùn）硬件配（pèi）置

PLC通過CPU上（shàng）的TSX SCP 114 PCMCIA通訊卡經由線路分支器TSX SCA50連接到擰緊扳手控（kòng）製器的（de）右側25針RSB接口。
硬件：
PCMCIA卡：TSX SCP 114
通訊連接電纜（lǎn）：TSX SCP CM 4030 或TSX SCY CM6030（接TSXSCY21601通（tōng）訊模塊）
線路分支器：TSX SCA50
RSB接（jiē）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采用的是施耐（nài）德Premium，軟件（jiàn）用PL7 PRO，在“Hardware configuration”中，雙擊CPU模塊（kuài）的“comm”通訊接口（kǒu）或TSX 20601模（mó）塊，在通道框內選擇“CHANNEL1”，選擇所需通訊的通訊卡（kǎ）類型“TSX SCP114 RS485 MP PCMCIA CARD”；

      在（zài）類型框選擇“MASTER”，並選擇通訊重試的次數（shù）和（hé）應答延時（shí）；再（zài）配置所需其它通訊參數，如選擇波（bō）特率19200、8個數據位、1個停止位、偶校驗（yàn）。如圖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串行連接參數配置：

     點擊Parameters  Controller  Serial ports 進入串（chuàn）行（háng）連接參數配置窗口，點擊RSB Port菜單，對外設、串口類型、波特（tè）率（lǜ）、數據位、停止位、奇偶（ǒu）校驗等進行配置，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

圖2

②PLC MODBUS連接配置：

主要配置通訊方式、主/從選擇、地址設置等，配置路徑及配置如下。

點（diǎn）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（yì）），associated port在RSB port串行（háng）連（lián）接配置後此處會顯示為RSB port；
在fieldbus board框中配置: No、slave、network addess: 3、選Cylic、memory transfer：勾選上
設置如圖3。
 

圖（tú）3

3.CVI MODBUS通訊（xùn）協議

3.1 命（mìng）令/狀態（二進製輸入/輸出和（hé）網絡）
以下表格為所要讀寫的CVI擰緊控製器的輸入（rù）輸（shū）出狀態和相關命令。
二進製輸入（rù）：
一個站包含14個二進製輸入，這些數據是物理輸入的（de）狀態，它們為隻讀方（fāng）式，如表1。
表1：
 
 
可（kě）根據（jù）需要對輸入狀態進行判（pàn）斷和診斷。

二進製輸出：

一個站包含15個二進製輸出，這些數據（jù）是（shì）物理輸出的（de）狀態（tài），它們為（wéi）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次（cì）數時，“循環OK數量”輸出為1，即總擰緊OK。

網絡輸入：

      一個站包（bāo）含14個（gè）二進製輸入，其中有6個通（tōng）過網絡可用，即SCY（循環啟動）、Dir(方向)、RPRq(報告請求)、ES(急停)、reset(複位)、Fail.ACK.(故障（zhàng）確認) ，如（rú）表3。
表3：

3.2 結果

擰緊結果包括一般報告（gào）、趨勢、扭（niǔ）矩、角度、扭矩率等（děng），如表4。
表4：

 
3.3 選項

通（tōng）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果數據格式：

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

結果格式，讀寫地址為0x782A，缺省值W11=0（ASCII字符（fú）格式）

結果存儲映像類（lèi）型，讀寫地址為0x782B，缺省值W12=1 （終（zhōng）值+擰緊趨勢值）

輸出擰緊結果數（shù）據（jù）格式（shì）如表5：

表5

4.擰緊扳手控製器（qì）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（gé）式（shì），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（dì）址的（de）格式為ADR（ { 網絡 . 工作站 } 機架號 . 模塊號（hào） . 通道號 . 目標地址即從站地址 ），但（dàn）禁止使用以（yǐ）下地址：{ 網絡 . 工作站 } APP，{ 網絡 . 工作站 } APP.num和廣播地址。

目標類型（xíng）：在MODBUS通訊方式，目標類型隻能（néng）為%M:內部位、%MW:內部字（zì）。
目標首址：要讀目標的首地址、即第一個地址。
目標數量：要讀目標（biāo）的指定長度，即（jí）個數。
數據（jù）接（jiē）收區：要讀目標的值放到該區域，這些數（shù）據是連續存放（fàng）的（de）。
返（fǎn）回碼：讀操作的狀態（tài）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（yīng）答長度不符合
      下麵以（yǐ）扳手（shǒu）控製器1號扳手為例進行數據（jù）讀取（qǔ），扳手控製器接在PLC CPU模塊的TSX SCP114上，故通訊地址為0號模塊（kuài）（槽），CPU中配置通訊的通道號（hào）為1，CVI扳手（shǒu）的地址（zhǐ）設（shè）為10。

4.1 擰緊扳手（shǒu）控製器輸出狀態讀取

      擰緊扳手控製器的輸出狀（zhuàng）態有15個位，這裏主要是讀取（qǔ）扳手控製器準備好、擰（nǐng）緊OK、擰緊NOK等信號（hào），讀取命令如表6。

表6

該指令讀0號模塊1號通道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，讀操作狀態返回到%MW1640、%MW1641、%MW1642、%MW1643中。

4.2 擰緊扳手控製器擰緊結果（guǒ）讀取

      擰緊（jǐn）扳手控製器的擰緊結果，包括一般報告、趨勢、扭矩（jǔ）、角度、扭矩率（lǜ），本項目主要是讀兩個擰緊（jǐn）扳手的扭（niǔ）矩值和角度值。

      下麵讀取1號扳手擰緊（jǐn）扭矩結果，扭矩讀出命令為（wéi）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（hào）地址，數據（jù）（即扭矩）地址為6145（1801H）的3個字（zì）到%MW6000、%MW6001、%MW6002中，讀操作狀態返回到%MW6500、%MW6501、%MW6502、%MW6503中。返回狀態信息主要查看第一個字，其含義見上麵（miàn）說明。兩個擰緊扳手的扭矩和角度讀取方法相（xiàng）同（tóng），改變讀取地址即可，數據格式默認為ASCII碼，表7為讀出的結果。
表7：

在PLC中監控變量的（de）值（zhí）時（shí），要注（zhù）意變量值的格式，表（biǎo）中十進製8224=2020H=’  ‘。

5. 擰緊（jǐn）扳手控製（zhì）器數據寫入（rù）

PLC寫入命令為：WRITE_VAR(地（dì）址，目標類型，目標首（shǒu）址, 目標數量, 要寫（xiě）的數據, 返回碼)
地址：地址的格式為ADR（ { 網絡 . 工作站 } 機架號 . 模塊號 . 通道號 . 目（mù）標地址即從站地址 ），但禁止使用以下地址：{ 網絡（luò） . 工作站 } APP，{ 網絡 . 工作站（zhàn） } APP.num和廣（guǎng）播地（dì）址（zhǐ）。
目（mù）標類型：在MODBUS通訊方式，目標（biāo）類型隻能為%M:內部位、%MW:內部字。
目標首址（zhǐ）：要寫（xiě）目標的（de）首地址、即控製（zhì）器內（nèi）部的數據存放（fàng）地址。
目標數量：要寫目標的指定長度，即（jí）個數。
要寫的數據：要寫到目標的值放在該區域，這些數據是連續存放的。
返回碼：寫操作的（de）狀態及（jí）錯誤碼。
        16#00: 寫操作正確
16#01: 操作（zuò）錯（cuò）誤
16#02: 應答不正（zhèng）確

      擰（nǐng）緊扳（bān）手控製（zhì）器數據（jù）的寫入，主要是寫控製命令到擰緊（jǐn）扳手控製器，如選（xuǎn）擇擰緊程序、反轉擰鬆（sōng）、擰緊扳手控製器複位、清零，它們（men）的寫入操作一樣（yàng），僅要寫的值不一樣，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96（60H），複位則為512（200H），清零則（zé）為0，寫入命令如表8。
表8：

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

6. 通訊診斷

      在通訊（xùn）時，通訊診斷非常重要（yào），我們可以通過SCP 114 PCMCIA通訊（xùn）卡進行診斷。TSX SCP 114 PCMCIA卡上有兩個（gè）LED指示燈，一個是紅色故障燈“ERR”，亮時表示出錯，正常情況下（xià）熄滅。另一個為黃（huáng）色通（tōng）訊燈“COM”，表示線路的通（tōng）訊狀況，有通訊即讀寫數（shù）據時閃爍，讀寫完後熄滅；無通訊即不讀寫數據時（shí）熄（xī）滅。如果無通訊（xùn）時，黃燈不停地閃爍（shuò），屬於（yú）通訊不正常。兩個LED燈的狀態診（zhěn）斷如表（biǎo）9。診斷同時還可以查看通訊讀（dú）寫時的返回碼，並根據返（fǎn）回碼進（jìn）一步確定通訊故障。尤其要特（tè）別注意的是通訊線路的屏蔽接地非常重要。
表9：

7. 結語
     CVI控製器使用廣泛（fàn），其MODBUS通訊應（yīng）用技術性強，許多自動化人員對其（qí）不了解，碰（pèng）到通訊問題非常棘（jí）手，通過上述通訊應用的詳細介紹（shào），必將給廣大CVI控（kòng）製器設計和維修人員提供非常實用的技術指導。