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1、工业控制网络,主讲教师：王振力,第3章 Modbus现场总线,3.1 Modbus概述 3.2 Modbus物理层 3.3 Modbus串行链路层标准 3.4 台达工业自动化设备 3.5 Modbus系统组态,3.1 Modbus概述,一、Modbus发展历史 Modicon公司提出的通信规约。 Modicon公司被施耐德电气公司收购。 施耐德将Modbus协议的所有权移交给IDA ，成立了Modbus-IDA组织 。 Modbus-RTPS成为实时以太网 标准IEC61784-2 。 Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008 。,3.1 Modbus概述,二、Modbus特点
2、 标准、开放 用户可以免费、放心地使用Modbus协议。 灵活 支持多种物理层标准，如RS-232、RS-485、以太网等 。 简单 Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。,3.1 Modbus概述,三、Modbus通信模型 Modbus协议规范的核心是应用层标准。 物理层、数据链路层可灵活选择,3.1 Modbus概述,四、通用Modbus帧 Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDA），特定总线或网络上的Modbus协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引入一些附加字段 。,3.1 Modbus概述,五、Modbus通信原理 Modbus是一种简单的客户机/服
3、务器型应用协议 。,3.1 Modbus概述,五、Modbus通信原理 客户机向服务器发请求，服务器分析并处理客户机的请求后返回响应； 1个主站（客户机），最多247个从站（服务器）； 可以采用单播模式和广播模式（0地址）； 产生错误，服务器返回通信异常码。,3.2 Modbus物理层,一、RS-232接口标准 美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association） 信号标准,3.2 Modbus物理层,电气特性 在TXD和RXD上： 逻辑1（MARK）=-3V-15V 逻辑0（SPACE）=+3+15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信
4、号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V-15V,3.2 Modbus物理层,RS-232电平转换器 为了实现采用+5V供电的TTL和CMOS通信接口电路能与RS-232标准接口连接。必须进行串行口的输入/输出信号的电平转换。 目前常用的电平转换器有 MOTOROLA公司生产的MC1488驱动器、MC1489接收器 TI公司的SN75188驱动器、SN75189接收器 美国MAXIM公司生产的单一+5V电源供电、多路RS-232驱动器/接收器，如MAX232A。,3.2 Modbus物理层,二、RS-485接口标准 RS-485接口特点 （
5、1）双线差分电气信号 （2）半双工传输模式 （3）最远1200米通信距离 （4）最快10Mbit/s通信速率 （5）最大支持32个节点,3.2 Modbus物理层,RS-485的优点 （1）成本低 （2）网络驱动能力强 （3）通信距离远 （4）传输速率快,3.2 Modbus物理层,RS-485收发器 RS-485收发器种类较多，如MAXIM公司的MAX485，TI公司的SN75LBC184，高速型SN65ALS1176等。,3.3 Modbus串行链路层标准,Modbus串行链路层标准就是通常所说的标准Modbus协议，它是Modbus协议在串行链路上的实现。 Modbus串行链路层协议是一
6、个主从协议，定义了一个控制器能够识别使用的消息结构。 Modbus串行链路层协议定义了各种数据帧格式，用以描述控制器请求访问其他设备的过程，如何响应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。,3.3 Modbus串行链路层标准,一、Modbus的传输模式 ASCII模式 异步串行通信传送ASCII字符； 字符间的时间间隔不能超过1秒； 帧结构,3.3 Modbus串行链路层标准,RTU模式 异步串行通信传送十六进制数； 帧间的停顿时间要超过3.5个字符时间； 字符间的时间间隔不能超过1.5个字符时间； 帧结构,3.3 Modbus串行链路层标准,地址域 地址范围：1247，0为广播地址。 功
7、能代码域 功能代码范围：1255（01HFFH）。 数据域 数据域数值范围： 01HFFH； 根据功能代码不同数据具有寄存器地址、数据长度、读写数据等不同意义。,3.3 Modbus串行链路层标准,二、Modbus的差错验码 奇偶校验 LRC检测 CRC检测,3.3 Modbus串行链路层标准,三、Modbus功能码 （1）公共功能码 被Modbus-IDA组织确切定义的、唯一的功能码。 （2）用户定义功能码 用户无需Modbus-IDA组织的任何批准，就可以选择和实现的功能码。 （3）保留功能码 某些公司在传统产品上现行使用的功能码。,3.3 Modbus串行链路层标准,常用功能代码,3.3
8、 Modbus串行链路层标准,四、Modbus协议编程实现,3.4 台达工业自动化设备,一、台达PLC简介,3.4 台达工业自动化设备,一、台达PLC简介 台达DVP28SV主机支持左侧高速网络模块扩展。,3.4 台达工业自动化设备,二、台达触摸屏,3.4 台达工业自动化设备,三、台达变频器 RS-485接口 Modbus协议 可安装PROFIBUS、 DeviceNet、LonWorks、 CANopen通信扩展卡,3.4 台达工业自动化设备,四、伺服驱动器 RS-232接口 RS-485接口 Modbus协议 CANopen通信口,3.5 Modbus系统组态,功能要求：组建Modbus
9、网络，完成由一个触摸屏通过PLC来控制一台VFD-B变频器启动、停止、改变频率的功能。 1. 系统分析 Modbus网络采用主从结构： Modbus主站采用台达SV系列PLC构成； Modbus从站采用台达VFD-B变频器； 触摸屏采用台达DOP-B07E515。,3.5 Modbus系统组态,3.5 Modbus系统组态,2. 变频器参数配置,3.5 Modbus系统组态,3. 触摸屏配置 触摸屏与PLC采用RS-232连接，Screen Editor软件的组态通信参数、变量映射、动画设计等 。,3.5 Modbus系统组态,3.5 Modbus系统组态,4. Modbus网络控制 控制要求： 当触摸屏中启动按钮按下时，PLC中M0=ON，VFD-B 变频器启动。 当触摸屏中停止按钮按下时，PLC中M1=ON，VFD-B 变频器停止。 通过触摸屏给定频率输入向PLC的D1写入给定频率值，PLC通过Modbus将给定频率写入变频器，再读出变频器中的给定频率和输出频率，最后送往触摸屏显示。,3.5 Modbus系统组态,（1）变频器通信参数地址,3.5 Modbus系统组态,（2）PLC梯形图程序,3.5 Modbus系统组态,
