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基于MODBUS的 SIEMENS PLC应用系统 Application system of SIEMENS PLC based on MODBUS procotol 黄能把 骆仕添 huang neng ba，lou shi tian 摘要：文章介绍泵站改造中，应用SIEMENS　PLC　运行在 MODBUS 协议下，系统实现的过程。 关键词：通信协议，功能码, PLC 中图分类号:TP273+.5 文献标识码:B Abstract: This paper introduces the application of siemens plc based on modbus procotol and this system is used by control project of pumping station. Keywords: Modbus Procotol , Function code , PLC 1、引言 现场设备常由于其本身固有的通讯接口及协议不同使得自动化控制系统陷入尴尬的地步，给系统集成增加了技术难度及成本，多种协议转换也使得系统应用实时性和可靠性降低。 MODBUS协议本是Modicon公司发布,西门子PLC应用PROFIBUS协议更为方便,有时会因为各种原因使用了第三方产品通信协议,下面是Siemens PLC应用MODBUS协议实现给水泵站控制系统的一个应用实例。 2、工程简介 该供水泵站是城市饮用水原水供应中的主力泵站，建于1986年,具备日供量45万吨的取水能力，安装离心式水泵8台，配用6kV高压电机，每台功率355KW;有取水闸门三座。本应用系统属于设备技术改造工程, 系统主要控制对象有：高压开关柜17面，高压电机水泵8套，低压真空泵2套，远程引水闸3座，电磁闸、电动闸阀各8个，厂用排水泵2套，各种设备分别设计成就地控制和远程控制两种模式。 3、系统集成 如下图，设备现场总线采用有线和无线相结合方式，监控层PC通过光钎接入互联网,远程计算机可利用WEB技术监测现场设备的运行。 监控系统应用图（一） 3.1应用概述 本应用系统中共有MODBUS从站11个，按其功能不同，分别使用了MODBUS协议中的不同功能码：如Function Code=1，读取高压开关柜的状态信息；Function Code=3，读取高压开关柜的模拟量数值（电压、电流、功率、周波等）Function Code=4，读取高压开关柜的电度值，另外对于采用S7-200PLC的从站，考虑到应用的便利，我们把模拟量，状态量信息都实时地送至V存储器并排列，以方便主站访问（减少访问次数）；Function Code =5，控制从站输出继电器。 3.2各控制站执行的功能： 依据地域及设备主次，系统中各PLC及数采站分别实现各自的功能，对2个数采站，选用西姆宏数采器，完成对25点的温度值（CU50，Pt100温度电阻），15点无源信号接点的采集；对三座引水闸控制站，实现了对闸门电机的控制、保护以及对江河水位，电导率值采集；二个闸阀控制站分别完成对8个电动闸阀，8个电磁阀的控制保护，以及8个压力值的采集；主站S7-300，实现对真空泵、厂地下水排水泵、主泵机组的控制，以及泵站前池水位、电导率的采集，，同时完成对从站和监控计算机的通信任务；从站1是一个协议转换平台，为一台工业控制机，下端负责对高压开关柜中的综合保护器进行通讯，上端接入S7-300 MODBUS通讯协议现场总线。 3.3.1 软件设计与实现 按照本工程的工艺特点，主站PLC采用了轮询的方式实现对从站的访问，程序流程如下： 程序设计过程，核心问题是系统通讯过程的实现，西门子S7-300是采用CP341模块实现点到点的数据通讯，本系统使用Gould-MODBUS协议在RTU模式下实现数据交换，数据传送以主/从方式进行。 3.3.2 CP341模块应用简述 CP341是西门子S7-300系列点到点的通讯模块，其硬件接口可采用RS232、TTY、RS422/485（X27）方式；软件协议有Modbus Master，3964（R）、RK512和ASCⅡ；本工程中应用了Modbus Master协议。 Modbus通讯协议是一种工业现场总线通讯协议，遵从主/从模式，由主站发出请求，从站应答请求数据，其数据应答的内容依据功能码进行响应，下表是CP341应用的功能码对应数据类型。 功能码 数据 数据类型 存取 地址 01,05,15 线圈(输出)状态 位 输出 读/写 0XXXX 02 输入状态 位 输入 只读 1XXXX 03,06,16 保持寄存器 16位寄存器 输出寄存器 读/写 3XXXX 04 输入寄存器 16位寄存器 输入寄存器 只读 4XXXX CP341 Modbus协议通讯是通过SIMATIC Manager Step7编程软件利用库函数FB7（P-RCV-RK）和FB8（P-SND-RK）功能块，进行发送/读取数据操作，他们均通过组态数据库的方法进行发送源信息和接收目的数据的组态，请求信息时，从源数据库读取相应字段然后发送，接收信息是根据发送的内容进行对应字段数据的存储，对P-RCV-RK，主要参数为DB-No（数据库号），Dbb-No（目标数据起始地址），对P-SND-RK功能块，主要参数为DB-No（源数据库号），Dbb-No（源数据起始地址），LEN（发送数据字节长）。值得注意的是，在 P-RCV-RK出现的数据字段中并未包含从站地址，功能码字节，而仅仅是数据内容，因此程序中不能依据从站地址，功能码值去判定响应数据的种类。然而，CP341却规定了在给定的时间内仅允许一个P-SND-PK和一个P-RCV-RK能在用户程序里被访问，这就意味着它们在程序中已形成一一对应关系。 3.3.3 S7-200从站程序设计 应用Step7 Microwin编程软件，利用库函数将端口0设置成Modbus协议通讯模式，很容易地实现数据通讯，程序设计中，为简便通讯操作，同时针对设备工作特性，在程序中将功能码1、2、3内容合并到功能码4对印的存储器单元，并设计了计时时间保护功能。 3.3.4 监控软件设计 本系统使用WinCC5.0作为组态监控软件并安装WinCC WEB Navigator，使远程计算机能通过互联网浏览，实现网上监测。操作员站画面包括：设备主运行监视画面，单设备监控画面，数据表显示画面，报警事件监视画面，历史/实时数据显示画面，电气一次结线监控画面等。 4. 结束语 s7_300 虽然具有较高的性价比，其模块化的编程理念和允许多用户同时处理一个项目也带来极大的方便，而s7_300使用MODBUS协议通信，特别是系统还有其他协议转换装置时，在实时性方面略显不足。项目已投入应用，能满足水泵站的控制要求。 参考文献： [1] 西门子STEP7 V5.1 编程手册 [2] 西门子Loadable Driver for point-to-point CPs MODBUS Protocol RTU Format s7 is Master 手册 [3] 西门子 WinCC5.0 用户手册 作者简介：黄能把，男，学士学位，工程师，主要从事设备管理和自动控制应用方面的工作。邮编：519030 地址：珠海市湾仔竹仙路23号401室 电话:13923380262 骆仕添，男，学士学位，助理工程师，主要从事自动化仪表，无线电方面的工作。 2003.12.3