S7-200 smart 通过MODBUS RTU 实现台达伺服的位置控制(一)

>一、         MODBUS简介
二、         西门子S7-200 smart Modbus RTU介绍
2.1.         S7-200 smart Modbus RTU 协议库
2.2.         Modbus 地址
2.3.         Modbus 地址和 S7-200 SMART 存储区地址的映射
三、         台达伺服位置控制PR模式介绍
四、         台达伺服参数设置
4.1.         参数修改
4.2.         通讯参数
4.3.         映射参数
4.4.         IO设置
4.5.         PR模式设置
4.6.         其他参数
五、         S7-200 smart PLC程序编写
5.1.         通讯程序的编写
5.2.         控制程序的撰写


一、     MODBUS简介
Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
当在网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。
Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。
Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。
对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。
Modbus具有以下几个特点：
1）、标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。
2）、Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。
3）、Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。
二、     西门子S7-200 smart Modbus RTU介绍
2.1.  S7-200 smart Modbus RTU 协议库
西门子在 STEP 7-Micro/WIN SMART 中正式推出 Modbus RTU 主站协议库（西门子标准库指令）,如图2.1.1。

图 2.1.1. 西门子标准指令库
注意：
1）. Modbus RTU 主站指令库的功能是通过在用户程序中调用预先编好的程序功能块实现的，该库对 CPU 集成的 RS 485 通讯口 和 CM 01 信号板有效。该指令库将设置通信口工作在自由口模式下。
2）. Modbus RTU 主站指令库使用了一些用户中断功能，编其他程序时不能在用户程序中禁止中断。
3）. Modbus RTU 主站指令库不能同时应用于CPU 集成的 RS 485 通讯口 和 CM 01 信号板。
使用 Modbus RTU 主站指令库，可以读写 Modbus RTU 从站的数字量、模拟量 I/O 以及保持寄存器。
2.2.  Modbus 地址
通常 Modbus 地址由 5 位数字组成，包括起始的数据类型代号，以及后面的偏移地址。Modbus Master 协议库把标准的 Modbus 地址映射为所谓 Modbus 功能号，读写从站的数据。Modbus Master 协议库支持如下地址：
    00001 - 09999：数字量输出（ 线圈）
    10001 - 19999：数字量输入（触点）
    30001 - 39999：输入数据寄存器（通常为模拟量输入）
    40001 - 49999（400001 至 465535）：数据保持寄存器
所有 Modbus 地址均从 1 开始，也就是说第一个数据值从地址 1 开始。有效地址的实际范围取决于从站设备。不同的设备支持不同的数据类型和地址范围。
Modbus Master 协议库支持的功能
为了支持上述 Modbus 地址的读写，Modbus Master 协议库需要从站支持下列功能,图2.2.1

图2.2. 1.
2.3.   Modbus 地址和 S7-200 SMART 存储区地址的映射
S7-200 SMART 通过 Modbus Master 和 Slave 协议库通信时，Modbus 地址和 S7-200 SMART CPU内存储区地址的 映射关系都类似。
Modbus 保持寄存器地址映射举例：
S7-200 SMART 通过 Modbus Master 和 Slave 协议库通信时，Modbus 地址和 S7-200 SMART CPU内存储区地址的 映射关系都类似。
Modbus 保持寄存器地址映射举例：

Modbus 保持寄存器地址 40001 12 34 40002 56 78 40003 9A BC

S7-200 SMART 存储区字寻址 VW200 12 34 VW202 56 78 VW204 9A BC

S7-200 SMART 存储区字节寻址 VB200 12 VB201 34 VB202 56 VB203 78 VB204 9A VB205 BC

Modbus 数字量地址映射举例：
位地址（0xxxx 和 1xxxx）数据总是以字节为单位打包读写。第一个字节中的最低有效位对应 Modbus 地址的起始地址。如图2.3.1所示：

图2.3.1 . 数字量地址映射举例
三、     台达伺服位置控制PR模式介绍
PR（ Procedure）程序：命令的最小单位，命令可由一个或多个程序组合而成。
程序的触发由 DI： CTRG，而 POS0~POS5 用来指定触发的程序编号。
已经触发的程序执行完毕，可以自动触发下一程序，程序编号可以设定，程序之间也可以设定延迟时间！ PR 模式下，提供电子凸轮的功能，可以由 PR 程序开启凸轮功能，凸轮功能脱离后，也可以回到指定的 PR 程序。
原点复归的目的，是把电机编码器的 Z 脉波位置链接到驱动器内部的坐标上， Z 脉波对应的坐标值可以指定。原点复归完成后，停止的位置并不会在 Z 脉波的位置上，因为找到 Z 脉波后必须减速停止，因此会依据减速曲线超出一小段距离，但 Z 的坐标已经正确设定，不影响后续定位准确度。
位置模式（ PR）时序图 PR 模式下，位置命令是根据 CN1 的 DI 信号，即 POS0 ~ POS5 与 CTRG 来选择，参阅 6.2.2 节可知 DI 信号与所选择的命令寄存器的关系，其时序图如图3.1：

图3.1
四、     台达伺服参数设置
4.1.  参数修改
双击参数修改值可以弹出参数选择，熟练的直接输入参数值，回车，如图4.1.1。

图4.1.1
4.2.  通讯参数
如图4.2.1

图4.2.1
4.3.  映射参数
将需要控制所需的读写参数都映射在连续地址区间，方便PLC读写。监视画面，对监视的参数配对，点变更，如图4.3.1。

图4.3.1
4.4.  IO设置
点击参数初始化，控制模式选择：PR,选择DI/DO设定，如图4.4.1

图4.4.1
4.5.  PR模式设置
原点回归选择8，路径1类型选择2，位置命令终点：绝对位置，如图4.5.1、图4.5.2。

图4.5.1

图4.5.2
4.6.  其他参数
通过具体参数编号修改，如图4.6.1。

图4.6.1


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