Logix 5000控制器ModbusTCP Client功能应用笔记

    前言：随着国家大力推动节能减排，对工厂设备电力数据监控、采集、分析成了项目实施和后期生产的重要一环。最近很多客户供电柜使用电力监测仪来完成数据采集这一环节，但是怎样和PLC通信获取有用的数据难倒了不少PLC工程师，为此本图文举例西门子SENTRON PAC系列PAC 3220电力监测仪与AB ControLogix系列1756-L73S控制器+1756-EN2T通信模块通过ModbusTCP Client功能实现PLC数据的采集，希望对大家有所帮助。

一 文章目录

1.   文章目录

2.   本图文软件硬件环境

3.   ModbusTCP通信理论

4.   Modbus TCP 客户端附加指令应用

5.   PLC编程对数据处理

6.   注意事项

二 本图文软件硬件环境

1.  操作系统：Windowns 10 教育版64位



2.  应用软件：Studio 5000 V32.00.00 中文版



3.  硬件型号

控制器型号：1756-L73S

通信模块：1756-EN2T

电力监测仪：西门子SENTRON PAC系列PAC 3220



三 ModbusTCP通信理论

1.  EtherNet/IP Socket接口

Logix 5000 控制器基于Socket的Modbus TCP通信接口允许 Logix 5000 控制器通过 EtherNet/IP模块与不支持 EtherNet/IP 应用协议的以太网设备进行通信。此类设备包括电力监测仪、条形码扫描仪、RFID 阅读器或其他标准以太网设备。



2.  Modbus 功能代码



注：本图文使用的功能代码为0 x04

3.  本图文通过功能代码0x04 访问的PAC3220 Modbus 被测量



四  Modbus TCP 客户端

      附加指令(AOI)的应用

Modbus TCP 客户端附加指令 (AOI) 允许用户将 Modbus TCP 客户端功能实施到 Logix 5000系列控制器中。AOI 可以单独使用，也可以按照下面概述的说明添加到现有应用程序中。

1.  Modbus TCP 客户端 AOI 的梯级导入

1.1  在应用程序中打开一个梯子例程。

1.2  右键单击任何空白区域并选择导入梯级。



1.3  选择raC_Opr_NetModbusTCPClient_Rung.L5X 文件点击打开。



1.4  当导入配置对话框打开时，选择标签Tag。



1.5  可以保留最终名称原样或更改它们以适应的应用程序。



1.6  要更改最终名称，请单击查找/替换按钮。



当对话框打开时，将默认名称 Client_01 替换为所需的前缀 PAC3220_MCP，勾选最终名称框，然后单击全部替换。



关闭查找/替换对话框并验证最终名称。



1.7  单击确定完成。



导入过程新梯级应如下所示，没有任何错误。



2.  配置本地操作参数

Modbus TCP 客户端需要支持 Logix Sockets的本地 EtherNet/IP 模块。在本节中，我们将 Modbus TCP 客户端 AOI 连接到此 EtherNet/IP 模块。

2.1 右键单击附加到Ref_Connection参数的标签，然后选择监控“PAC3220_MCP_Parameters”。



2.2  展开参数标签。指定本地 EtherNet/IP模块的插槽。



注：对于 1756 ControlLogix 处理器，指定所需 1756-EN2T(R) 模块的实际插槽。对于使用内置以太网端口的 1756-L8xE 控制器，请指定 1756-L8xE 控制器插槽。对于 CompactLogix 5370、5380、5480 控制器，将 .LocalSlot 保留为 0。

2.3  指定EtherNet/IP模块的.LocalAddress。



注：仅对于双 IP 模式下的 CompactLogix 5380 和 5480，指定用于 Modbus TCP 通信的本地以太网连接的 IP 地址。对于所有其他情况，将此字段留空，故本例设置为空。

2.4  指定Modbus服务器设备的以太网IP地址。此地址必须指定且不能留空。



2.5  将默认ModbusTCP 端口保留为502。此值是 Modbus TCP 协议标准。



2.6  通过将附加到Inp_Enable参数的标签设置为1来启动ModbusTCP 客户端。



注：如果在操作期间更改任何这些参数，请务必重置并设置 AOI Inp_Enable 参数标签。

3.  配置数据事务

3.1  展开Transactions标签，打开Transaction 0成员标签。



3.2  以毫秒为单位设置轮询间隔值。默认值为 1000（1 秒）。最小值为 80 毫秒。任何轮询率低于 80 毫秒的事务将以 1 秒的速度轮询。



3.3  在 TransType 标签中设置 Modbus 功能码。



3.4  只有在对等服务器设备需要时才设置StationID（以前版本中的 UID）值。在大多数情况下，该字段被 ModbusTCP 服务器忽略并且可以保持为0。值 0-127 可以直接输入，值 128-255应转换为十六进制数并以十六进制格式(16#xx)输入。默认情况下，这些值将在 StationID字段下显示为负数。将显示样式更改为十六进制以查看十六进制值。



3.5  设置 BeginAddress 标签。该值表示远程设备（Modbus TCP 服务器）中要读取或写入的起始地址。根据上面使用的功能，值 0…65535 分别代表 Modbus 地址 000001-065536、100001-165536、300001-365536、400001-465536。



3.6  设置Count计数标签。该值表示远程设备（Modbus TCP 服务器）中要读取或写入的项目数。



3.7  设置LocalAddress标签。该值表示该程序的“_Data”数组中的起始地址。



3.8  通过将.Enabled标签设置为1来启动Transaction。



4.  监控 Modbus TCP 客户端操作

4.1  Modbus 标签位于 Ref_ModbusData 参数标签下。



该标签包含线圈 (0xxxx)、离散输入 (1xxxx)、输入寄存器 (3xxxx) 和保持寄存器 (4xxxx) 的四个独立数据区。这些标签值可以由用户应用程序读取和填充，没有任何限制。



注：本图文用输入寄存器 (3xxxx)

4.2  Modbus TCP AOI 状态位。



a. Sts_EN 输出指示 Modbus TCP 客户端功能已启用。

b. Sts_Connected 输出表明客户端连接请求已被服务器接受。它不表示活动数据流。应检查单个交易的状态以验证数据交换。

c. Sts_Faulted 输出指示消息指令之一出现故障。

d. Sts_Overlap 输出指示一个或多个事务在下一次触发之前未完成。

e. Sts_Overload 输出表明一个或多个事务中有过多的重叠。

4.3  交互状态信息。

这些标签存在于 5 个内置事务中的每一个中。事务 (0-4)。当请求的事务完成时设置 TransComplete 位。当请求下一个事务时，它会被程序清除。TransStatus 值表示交易的当前状态。0 = 成功，1 = 处理中，2 = 重试，-1 = 异常。



4.4  事务诊断数据结构在事务处于活动状态时提供内部动态信息。不要写入这些标签。



五 PLC编程对数据处理

1.  自定义数据类型PAC3220_Data



2.  新建数据缓存和设备标签



3.  PLC编程处理数据



具体监测数据如下图：



六 注意事项

1.  必须使用导入梯级Import Rung 功能来实现保留 Message 指令配置。不要使用复制/粘贴，因为它不会带来完整的消息指令配置和标签。实施梯级后不要使用搜索/替换标签。所有替换只能在梯级导入期间进行。

2.  每个控制器支持多个客户端 AOI 实例。每个实例必须使用自己的一组支持和消息标签，但是“…_Data”标签结构可以在 AOI 之间共享。

3.  Modbus TCP Server 和 Modbus TCP Client AOI 可以驻留在同一个程序中。但是由于共享 Logix Sockets 对象，服务器应用程序可能会导致客户端临时断开连接。

4.  在 ControlLogix Redundancy 系统中实施时，用户应该预计在由于 Modbus TCP 客户端 AOI 导致控制器切换后，Modbus 通信至少会丢失 5 秒。由于正在使用的确切服务器设备的行为，可能会有额外的 Modbus 通信延迟。

结语：本图文结合实际的使用设备西门子PAC3220电力监测仪，参考Rockwel官网提供的例程，简单介绍了Logix 5000控制器ModbusTCP Client功能应用，如想获取相应手册及例程请关注微信公众号回复『ModbusTCP Client』。

【AB 工控室】  

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