鄭州繼飛機電設(shè)備有限公司

二七區(qū)電氣柜-定做電氣柜-繼飛機電 ：

如果現(xiàn)在有個項目，需要MODBUS控制五個變頻器，保濕電氣柜，那該怎么辦？

也許你會說，這還不簡單，把前面的通信程序復(fù)zhi五遍不就行了？理論上，這是可行的，但卻是不可行的，為什么呢？因為串口在同一時間，只能進行一次數(shù)據(jù)交互。這個一次，組裝電氣柜，是指一次讀或是寫操作。這就好比一個很窄的路口，一次只能通過一輛汽車，如果五輛汽車一起通過，勢必會引起堵塞，一輛也過不去，但我們需要過五輛怎么辦？那就需要交通燈或是交指揮交通，通信也一樣，也需要有交通燈或是交，而在MODBUS通信中，就需要我們自己來當交，通過程序控制通信流程，這就是輪詢方式。

而MODBUS通信實現(xiàn)輪詢，有兩個常用的方法。

1 時間間隔法

所謂時間間隔法，就是每個操作分配一個固定的時間，比如第yi秒寫入頻率，第二秒讀取頻率，第三秒讀取電流，當然，這個時間是要根據(jù)實際情況來設(shè)置的，我們看一個例子：

圖一時間間隔

如圖一所示，這是一個BLINK 和計數(shù)器兩個功能塊組成的程序，BLINK產(chǎn)生一個50毫秒的脈沖，而計數(shù)器對此脈沖進行計數(shù)，因此，計數(shù)器的當前計數(shù)值CV 也就是圖中黃色熒光筆部分，就會從1 到6每隔50毫秒遞增一次。這樣，就為每一次操作分配了50毫秒的時間。

圖二 利用時間間隔觸發(fā)通信

如圖二，紅色圓圈部分，當數(shù)值等于1的時候，我們寫入地址0002，當數(shù)值等于2的時候，我們讀取103，依次類推。黃色熒光筆部分是觸發(fā)路徑。

2 功能塊觸發(fā)法

功能塊觸發(fā)法，是利用功能塊的狀態(tài)參數(shù)來觸發(fā)下一次通信，也就是我在介紹通信的時候使用的BUSY信號。

圖三 利用BUSY信號觸發(fā)下一次讀寫

如圖三所示，當寫入0002通信完成后，利用BUSY信號來觸發(fā)下一次通信，讀取103的值。圖中黃色熒光筆的部分，就是觸發(fā)路徑，當上一個通信功能塊的BUSY信號產(chǎn)生下降沿的時候，證明這次通信已經(jīng)完成，以此來觸發(fā)下一次通信

以上，就是兩種常用的輪詢方法，它們各有優(yōu)缺點，的方式就是兩者結(jié)合。利用時間間隔，這個時間間隔的設(shè)置就很講究，時間太短，可能通信還沒完成，時間太長影響效率。而利用功能塊的BUSY信號，可以很好解決這個問題，但是，一旦一個環(huán)節(jié)通信出錯，BUSY信號無法給出，就會造成后面的通信無法進行，那么該如何結(jié)合呢？那就是用時間間隔來確定從站之間的通信間隔，而同一個從站的讀寫就用功能塊信號觸發(fā)，這樣即使通信有錯誤，也只是影響一個從站。

我們?yōu)槊總€從站分配30毫秒的時間，那么輪詢10個從站只需要300毫秒，這基本能滿足我們的需求，而又能保證每個站的通信時間。因為超過10個從站，就不建議用MODBUS通信了，那樣就要考慮使用總線了。而一個從站內(nèi)部，要讀寫多次的時候，就用BUSY信號觸發(fā)。這樣，即使一個從站通信出現(xiàn)問題，也不會影響下一個從站的通信。

總的來說，USS協(xié)議主要有以下幾個特點：

1. 支持多點通信，物理層可使用RS485網(wǎng)絡(luò)；

2. 采用主-從的通信方式，網(wǎng)絡(luò)中duo可以有1個主站（Master）和31個從站；

3. 單雙工通信方式，可發(fā)送和接收，但不能同時進行；

4. 報文簡單可靠，數(shù)據(jù)長度可變；

USS協(xié)議的波特率gao可達115.2kbps，通信字符格式為1位起始位、1位停止位、1位偶校驗位和8位數(shù)據(jù)位。USS通信的刷新周期與PLC的掃描周期是不同步的，一般完成一次USS通信需要幾個PLC掃描周期，通信時間和總線上的變頻臺數(shù)、波特率以及掃描周期有關(guān)。不同波特率下的USS主站輪詢時間也有所不同。

主站與從站之間的報文傳輸有三種方式：

1. 周期性報文傳輸（Cyclic Telegram Transfer）：

在周期性報文傳輸過程中，主站每隔一段時間就發(fā)送報文給從站，每一個從站都可以接收到主站發(fā)送的報文；對于從站而言，當接收到的報文沒有錯誤，并且報文中的地址是本站的地址時，從站必須應(yīng)答；當主站接收到從站的應(yīng)答后，便與從站建立了邏輯上的連接；在周期性報文傳輸中，主站與從站之間都會設(shè)置一個監(jiān)控時間，當超時沒有接收到報文時，會提示通信錯誤；

2. 非周期性報文傳輸（Acyclic Telegram Transfer）：

一般來講，報文的傳輸都是周期性的，但一些用于診斷和服務(wù)的報文可以非周期性的方式進行。在非周期性報文傳輸中，無法設(shè)置監(jiān)控時間。

3. 廣播（Broadcast）：

主站通過將通信報文中的廣播位置1來實現(xiàn)廣播通信（詳見后續(xù)報文結(jié)構(gòu)）。在廣播通信中，所有的從站都能收到廣播報文，并且不需要應(yīng)答。

STX：起始字節(jié)（Start of Text），值為02 Hex，表示報文的開始；

LGE：第二個字節(jié)，表示報文的長度；

ADR：第三個字節(jié)，表示從站的地址及其它信息；

1~n：n個字節(jié)，表示數(shù)據(jù)的內(nèi)容（n≤252）；

BCC：后一個字節(jié)，BCC校驗碼；

報文的長度LGE是指數(shù)據(jù)長度n加上ADR和BCC，也就是n+2個字節(jié)；

地址字節(jié)ADR的第0~4位用來表示從站地址，第5位是廣播標志位，第6位是鏡像標志位，第7位是特殊用途標志位。

由于從站地址的范圍是5個二進制位(bit)，因此能夠表示的da值為十進制數(shù)31，定做電氣柜，這也是為什么USS協(xié)議duo能支持31個從站的原因；

廣播報文是把ADR的第5位置1，二七區(qū)電氣柜，如果為0，非廣播報文；

鏡像報文是把ADR的第6位置1，當從站接收到主站的鏡像報文后，會原封不動的將其發(fā)回給主站；鏡像報文功能可在調(diào)試時用于測試網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量。如果為0，非鏡像報文；

USS協(xié)議允許主站與從站之間傳遞不同于標準驅(qū)動裝置的報文。這些非標準報文，被稱為特殊報文。這樣一來，在同一條總線上，就可能同時存在標準報文和特殊報文兩種情況。為了進行區(qū)分，特殊報文就是將ADR地址的第7位被置1。具有特殊報文處理能力的從站可以接收特殊報文并進行處理，而普通從站會忽略特殊報文。如果該位為0，那么就是標準報文，0~6位有效。

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等） 、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進行 數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟實用的目的。一般選擇機型要 以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來 考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇 盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。 要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC的點數(shù)。 另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的60 ％； PLC每個輸出點的驅(qū)動能力 （ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異； 一般PLC

的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對存儲容量的選擇 對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù) 乘 5 字 / 點來估算；計數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸 入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時 按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經(jīng)驗的設(shè)計者，選擇容量時留有裕 量要大些。 （ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時間的選擇PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。 （ 4 ）根據(jù)輸出負載的特點選型不同的負載對 PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活 （可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的PLC。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU 只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ， 主機的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將 按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進行控制。計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程，也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計算機，并配 置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、上位計算機及CRT 等的接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。

（ 7 ）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊） ，容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 PLC的結(jié)構(gòu)形式。 2 ．分配輸入 / 輸出點 一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應(yīng)的。 分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。 在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應(yīng)在接入輸入點前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或 并聯(lián)），然后再接到輸入點。 （ 1 ）確定 I/O 通道范圍不同型號的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 PLC型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可 “張冠李戴 ”。必須參閱有關(guān)操作手冊。 （ 2 ）部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器 / 計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù) 處理用。 從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器