网络协议：MODBUS通信协议的优势及应用范围

在本系统中，当S7-226型PLC作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运行指令，同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。西门子在Micro/WinV4.0SP5中推出MODBUS RTU主站协议库（西门子标准库指令）。通过调用该指令库，可以使S7-200系列PLC的CPU上的通信接口设置在自由口模式下，成为MODBUS RTU的主站（对Port0和Port1有效）。在S7-200控制系统中，要实现MODBUS RTU通信，需要STEP7-Micro/Win32V4.0软件且必须安装的指令库如图4-19所示。在调用指令库时，需要注意以下问题，调用库指令时要为其分配存储区，此数据区不能和其他数据重叠，否则在运行时会产生错误，不能正常通信。

STEP7-Micro/Win32指令库包含有专门为MODBUS通信设计的预先定义的子程序和中断服务程序，使得PLC与MODUBS从站的通信简单易行。调用MODBUS RTU主站初始化和控制子程序如图4-20所示，使用SM0.0（Always-On）调用MBUS-CTRL完成主站的初始化，并启动其功能控制。调用MODBUS RTU主站读写子程序如图4-21所示。

图4-19 指令库

图4-20 调用Modbus RTU主站初始化与控制子程序

在控制精度要求不高的情况下，通信程序的编写可以在调用主站初始化和控制子程序后，采用定时轮回发出读写指令的方式，定时周期应大于从站响应时间。控制精度要求高时，可以采用先读写子程序的完成位，驱动后再读写子程序的读写请求位，多次调用读写子程序时，最后一次调用的读写完成位用来启动首次调用子程序的读写请求位，如此循环的程序流程图如图4-22所示。

变频器与NMBA-O1通信适配器模块相连，接入MODBUS网中作为从站，接受从主站SIMATIC S7-226来的控制信息。NMBA-01通信适配器模块将从MODBUS网中接收到的过程数据存入双向RAM中的每一个字都编址，在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序，向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。(www.xing528.com)

图4-21 调用Modbus RTU主站读写程序

图4-22 程序流程图

变频器现场总线控制系统若从软件角度看，则其核心内容是现场总线的通信协议。MODBUS通信协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层三部分。MODBUS通信协议是一种串行的、非同步的主从通信协议，网络中只有一个设备能够建立协议，其他的设备只能通过提供数据响应主机的查询，或根据查询做出相应的动作。MODBUS协议定义了主机查询的格式，包括主从机的编址方法（或广播），要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等。若不能完成主机要求的动作，则它将组织一个故障作为响应。MODBUS协议不需要特别的接口，典型的物理接口是RS-485。在MODBUS通信网络中，一般提供ASCII和RTU两种通信模式。本控制系统中，S720O PLC通过自由口编程支持MODBUS协议，可以灵活运用ASCII和RTU两种通信模式，ABB变频器支持MODBUS中的RTU通信模式。

在本控制系统中，通过编制MODBUS协议来实现通信和对变频器的控制，自由口的编程尤以CRC校验程序最为关键，而在ABB变频器上，只需对几项参数进行相关的设置就可以了。