MV169-MCM Modbus通信模块铂CompactLogix控制器的双向数据交换

Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｓｉｇｎ研究与设计　变频网ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｂｉａｎＰｉｎ．ｃｏｒｎ　ＭＶＩ６９一ＭＣＭ　Ｍｏｄｂｕｓ通信模块　和ＣｏｍｐａｃｔＬｏｇｉｘ控制器的双向数据交换　潘芝渭　（浙江三联环保机械设备有限公司，浙江丽水３２３０００）　摘　要：本文详细介绍了美国ＰｒｏＳｏｆｆ公司的ＭＶＩ６９一ＭＣＭ　Ｍｏｄｂｕｓ主／从通信模块的基本结构和　通讯过程，在替代ＡＢ公司传统的处理器ＰＬＣ５／ＳＬＣ５００中的实际运用情况与效果。从应用的角度出发，　讨论模块数据交换的数据结构、数据传送方式，并以设备中运用实例说明了应用特点与运用前景。　关键字：Ｍｏｄｂｕｓ；ＣｏｍｐａｃｔＬｏｇｉｘ；数据交换　Ａｎｄ　Ｔｈｅ　ｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｄａｔａ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ＭＶＩ６９－ＭＣＭ　Ｍｏｄｂｕｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｕｌｅ　ＣｏｍｐａｃｔＬｏｇｉｘ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ　ＰＡＮ　Ｚｈｉ—ｗｅｉ　（Ｚｈｅｊｉａｎｇ　ＳＡＮＬＩＡＮ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｚｈｅｊｉａｎｇ　ｌｉｓｈｕｉ　３２３０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰｒｏＳｏ￣　ｃｏｍｐａｎｙ’ｓ　ＭＶＩ６９一ＭＣＭ　Ｍｏｄｂｕｓ　ｍａｉｎ／ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｕｌｅｓ．Ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｍｏｄｂｕｓ　ｒｅｐｌａｃｅ　ｔｈｅ　ＡＢ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ＰＬＣ５／ＳＬＣ５００．Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｖｉｅｗ，ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄａｔａ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｍｏｄｕｌｅ　ｄａｔａ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ａｒｅ　ｓｈｏｗｅｄ　ｂｙ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍｏｄｂｕｓ；ＣｏｍｐａｃｔＬｏｇｉｘ；ｄａｔａ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　中图分类号：ＴＮ９１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１９９４—３０９（２０１２）０２—０６３—０６６　１前言　最繁杂的是对模块交换的数据进行解析：读入数据、写出　数据、状态数据、命令数据等，每个字或每个位具有的含义　ＡＢ公司传统的处理器ＰＬＣ５／ＳＬＣ５００都有与Ｍｏｄｂｕｓ　要对应清楚、引用正确，较容易发生输入错误，需要多次校　通信的模块，但模块与处理器之间的数据交换非常复杂，　正，极大的增加了编程人员的工作量与工作难度。　要编写程序来完成，每次可供交换的数据包只有５０个字。　美国ＰｒｏＳｏｆｔ公司的ＭＶＩ６９一ＭＣＭ　Ｍｏｄｂｕｓ主／从通信　模块，从根本上解决了这一难题。不需要编程，只要在用　收稿日期：２０１１—１１—２１　２０１２－ｆ７－第２期·意授救糕孵ｉ　６３　研究与设计Ｒｅｓｅａｒｃ　ｈ＆ＤｅｓｉｇＩ＇１　变额网ＷＷＷ　ｃｈｉｎａｂｉａｎｐｉｎ　ｃｏｒｎ　户程序中导入样例程序（ＭＶＩ６９ＭＣＭ—ＡｄｄＯｎ—Ｒｕｎｇ＿＿ｖｌ一５．　标签中的数据和输入输出镜像数据连接起来；模块使用的　Ｌ５Ｘ），利用组态工具（ＰＣＢ）进行简单的配置，即可投入运　所有数据都存储在其内部数据库中（有５　ｋ字的用户数据　行（随机提供的光盘有样例程序和组态工具）；控制器内　区和３ｋ字的配置、状态数据区）。　存从５１２Ｋ字节到１．５Ｍ字节可选，每次交换的数据包高　达２４０个字。　２．１输入和输出镜像　模块和ＣｏｍｐａｃｔＬｏｇｉｘ控制器的双向数据交换是建立　在ＡＢ的背板通信技术和编程软件Ｌｏｇｉｘ５０００自定义数据　输入和输出镜像是处理器和模块进行数据交换的接　结构体的基础上…，支持Ｌｏｇｉｘ指令集、任务模式和数据模　口。　型。控制器不仅具有增强的处理性能，支持多达３０个本地　在读数据时，模块在输入镜像中填充数据，再发送到　１７６９１／０模块，还内置可进行时Ｉ／Ｏ控制的ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ、　处理器，逻辑程序把输入镜像中的数据放置到处理器的控　Ｃ０ｎｔｒｏｌＮｅｔ网络接Ｅｌ，与包括１７６９１／０模块在内的多种Ｉ／Ｏ　制器标签中；　模块一起实现分布式Ｉ／Ｏ扩展。　在写数据时，需要传送到模块的数据被处理器插放到　模块的输出镜像，模块程序将这些数据取出来放置在模块　２结构原理和数据的移动方式　内部数据库。　数据的传送以分“页”的方式进行，“一页”就是一个数　传统处理器内部只有一个ＣＰＵ，负责逻辑程序的运　据块。　行、数据处理和对外通信。ＣｏｍｐａｃｔＬｏｇｉｘ控制器有２个　数据块、输入镜像和输出镜像的尺寸，有三种组合，根　ＣＰＵ，一个称为逻辑ＣＰＵ，主管逻辑控制和数据处理，另一　据工程需要在数据类型中选择（见表１　ｏ　个称为背板ＣＰＵ，主管对外数据交换，这就是ＡＢ的背板通　信技术的基本形式。　２．２逻辑程序　处理器、ＭＣＭ模块和Ｍｏｄｂｕｓ网络间数据移动的方式　如图１所示［２１。　处理器内的逻辑程序负责把输入镜像中的数据移动　模块和控制器之间通过背板的数据交换是通过输入　到读数据标签（读状态）或将写数据标签内的数据移动到　和输出镜像来实现的；处理器中的逻辑程序负责把控制器　输出镜像中（写状态）。　控制器　ＭＶＩ６９一ＭＣＭ模块　标签　逻辑程序　状态　Ｉ　从模块的　背板　读数据　●　一　传送数据　输入镜像　驱动　输入　．镜像　．＿　●　主站　驱动　．．　．．＿　到ＣＰＵ　逻辑　的数据区　内　Ｍｏｄｂｕｓ　部　写数据　数　端口驱动　据　库　控制块　特殊　——　把ＣＰＵ数　据区的数　输出　＋　●—◆　驱动　．从站　．　．－＿　±循　々坯｝Ｕ　，土　ｌ　１　镜像　逻辑　辙出谠保　＾　图１数据移动方式　６４　Ｊ楚授杜　座霸·２０１２－￣第２期　Ｒｅｓｅ　ａｒｃｈ＆Ｄｅ　ｓｉｇｎ研究与设计　变频网ｗｗｗ　ｃｈｉｎａｂｉａｎｐｉｎ．ｃｏｍ　｜　。｜　表１　其中命令１—９用于写９台变频器设置频率，命令　ｌ０～１８用于读９台变频器反馈频率，命令１９—２７用于读　＿　。　９台变频器反馈电流，命令２８　４５用于读１８个现场模拟　，誓。≯　量信号（这些信号接到变频器模拟量监视端口，利用Ｍｏｄ一　ｂｕｓ读取，巧妙地解决了不支持Ｍｏｄｂｕｓ协议的传感器数据　０　。一　，　。　ｌ　２　３　４　５　６　７　８　９　图２应用实例　逻辑程序不需要用户编写，将样例程序导入主程序即　可，样例程序还包含：用户自定义指令ＡＯＩ６９ＭＣＭ，数据类　型、数据对象和设置模块用的逻辑程序。　３应用实例分析　３．１概貌　图２所示为由２台离心机、１台加药装置和２台无轴螺　旋输送器组成的城市污泥脱水离心机机组全自动控制系统　框图。被控对象包括１５台电动机，９台变频器以及各种传感　器（振动、温度、流量、液位、物位、转速）以及各种泵、阀等。系　统配置３２点数字量输入、输出和ＭＣＭ模块各１块。　背板通信设置：读起始地址０，读寄存器数３６，写起始　地址ＩＯＯ０，写寄存器数９。（这些设置应和用户定义的数据　类型ＭＣＭＤＡＴＡ匹配）　端口ｌ设置：主站，ＲＴｕ协议，波特率９６００，校验无，数　据位８，停止位１，命令数目４５。　端口１命令：共４５条，见表２。　读取问题）。　数据块、输人镜像和输出镜像的设置同表１组合１。　３．２数据传送过程　在模块内部程序控制下，来自Ｍｏｄｂｕｓ节点１　９的数　据传送到内部数据库０　３５，这些数据先存放在模块的输　入镜像，然后在一次读过程中依次全部移入控制器Ｉ￣ＩＣＭ．　ＤＡＴＡ．ＲｅａｄＤａｔａ［０卜ＭＣＭ．ＤＡＴＡ．ＲｅａｄＤａｔａ［３５］标签中．　读完成后，执行写操作：用户程序把需要传送到模块　的数据插放到ＭＣＭ．ＤＡＴＡ．ＷｒｉｔｅＤａｔａ『０］～ＭＣＭ．ＤＡＴＡ．　ＷｒｉｔｅＤａｔａ［８］中，逻辑程序再将它填充到模块的输出镜像，模　块程序会把这些数据取出来放置到模块的内部数据库　１０００—１００８。　本例使用了１个读数据块和１个写数据块，正常情况　控制器用户数据区　模块内部数据库　０　３５　１０００　１００８　４９９９　５００ｏ　７９９９　图３数据传送过程　２０１２￣第２期·震挝椒桃孵Ｉ　６５　研究与设计Ｒｅｓｅａｒｃ　ｈ＆Ｄｅｓｉｇｎ　变频网ｗｗｗ．ｃｈｉ＝ａｂｉａｎｐｉｎ＋ｃｏｒｎ　表２　图４实例程序　下，模块会不断的读数据块并请求写数据块：　Ｒ１Ｗ１　Ｒ１Ｗ１＿÷Ｒ１Ｗ１一　这个顺序一直运行到被控制器发送的其他数据块打　断或是经由模块设置／调试端口（ＣＦＧ）的操作员控制。　输入和输出镜像刷新的速率取决于用户为模块定义的　请求数据包间隔（Ｒｅｑｕｅｓｔｅｄ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｉｎｔｅｒｖａ１），典型值为５．０　ｍｓ．　３．３用户程序　在ＭＣＭ模块应用工程中，真正需要用户编制的程序　６６　ｌ寒攘辍糕丽·２０１２￣第２期　是：（１）处理从Ｍｏｄｂｕｓ网络读到的数据；（２）把要写到　Ｍｏｄｂｕｓ网络的数据放置到Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｔａｇｓ的写数据区。例　如，图４中梯级０的作用是：将从节点１读到的１｝｝主变频　器反馈频率移到Ａ—Ｕ１一Ｆｒｅｑ标签中；梯级２的作用是：将　要写到１＃主变频器的频率设置值移到ＭＣＭ．ＤＡＴＡ．Ｗｒｉｔｅ—　Ｄａｔａ［Ｏ］。　４结语　ＭＶＩ６９一ＭＣＭ　Ｍｏｄｂｕｓ主／从通信模块除了具有可靠、　低成本等一系列特点外，提高了设备运行的可靠性。最令　工程人员得益的还是真正的无须编程，它使编程人员从烦　琐的通信程序编制中解放出来，同时有更多的精力花在真　正需要脑力支撑的地方。　参考文献　［１】邓李．ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ系统实用手册［Ｍ１．北京：机械工　业出版社．２００８．１　【２］ＰｒｏＳｏｆｔ：ＣｏｍｐａｃｔＬｏｇｉｘ　０１＂ＭｉｃｒｏＬｏｇｉｘ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｍｏｄ—　ｂｕｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｕｌｅ　ＵＳＥＲ　ＭＡＮＵＡＬ　作者简介　潘芝渭（１９４７一）男，高级工程师。现为浙江三联环保　机械设备有限公司电气技术部部长，从事卧螺离心机电气　控制系统研发设计工作。