現場總線技術及其應用 第4版 課件 第4、5章 CC-Link總線及其應用、Modbus總線及其應用

《現場總線技術及其應用》(第3版）2第4章CC-Link總線及其應用一、CC-Link現場總線概述二、CC-Link總線網絡的配置三、

主站模塊的認識四、創(chuàng)建主站程序五、FX3U-16CCL-M模塊的應用

CC-Link是Control&CommunicationLink（控制與通信鏈路系統）的簡稱，可以同時高速處理控制和信息數據，是三菱電機于1996年推出的開放式現場總線，也是唯一起源于亞洲地區(qū)的總線系統。一、CC-Link現場總線概述1）組態(tài)簡單

只需使用通用的PLC編程軟件在主站程序中進行簡單的參數設置，或者在具有組態(tài)功能的編程軟件配置菜單中設置相應的參數。

2）接線簡單

系統接線時，僅需使用3芯雙絞線與設備的兩根通信線DA、DB和接地線DG的接線端子對應連接，另外接好屏蔽線SLD和終端電阻即可完成一般系統的接線。1.總線特點3）設置簡單

系統需要對每一個站的站號、傳輸速度及相關信息進行設置；通過接口模塊上相應的開關就可進行相關內容的設置，操作方便直觀。4）維護簡單、運行可靠

由于接線、設置簡單直觀，含有豐富的RAS功能，使得CC-Link系統的維護更加方便，運行可靠性更高；其監(jiān)視和自檢測功能使CC-Link系統的維護和故障后恢復系統也變得方便和簡單。1.總線特點

CC-Link的底層通訊協議遵循RS485，采用的是主從通訊方式，一個CC-Link系統必須有一個主站而且也只能有一個主站，主站負責控制整個網絡的運行。但是為了防止主站出現故障而導致整個系統的癱瘓，CC-Link可以設置備用主站，當主站出故障時，系統可以自動切換到備用主站。3.通信協議和方式

CC-Link提供循環(huán)傳輸和瞬時傳輸兩種通信方式。

CC-Link主要采用循環(huán)傳輸的方式進行通訊，即主站按照從站站號依次輪詢從站，從站再給予響應，因而無論是主站訪問從站還是從站響應主站，都是按照站號進行的，從而可以避免通訊沖突造成的系統癱瘓。對于整個網絡而言，循環(huán)傳輸每次鏈接掃描的最大容量是2048位和512字，在循環(huán)傳輸數據量不夠的情況下，CC-Link還能提供瞬時傳輸功能，將960字節(jié)的數據，用專用指令傳送給智能設備站或本地站，并且瞬時傳輸不影響循環(huán)傳輸的進行。二、CC-Link總線網絡的配置1.FX3UPLC最大連接的配置CC-Link主站模塊FX3U-16CCL-M是特殊擴展模塊，它將與之相連的FX3G/FX3U系列PLC作為CC-Link的主站，主站在整個網絡中是控制數據鏈接系統的站。

FX3U-64CCL是將FX3G/FX3U系列PLC連入CC-Link網絡的接口模塊，將與之連接的PLC作為智能設備站，形成簡單的分散系統。二、CC-Link總線網絡的配置1.FX3UPLC最大連接的配置示例FX3UPLC最大連接的配置示例

FX3U-80MPLC基本單元有80個點、主站模塊占用8個點、每個遠程I/O站占用32個點，則PLC、主站模塊及遠程I/O站所占有的總點數為：80+8+32×8=344個，剩余輸入輸出點數為（384-344）=40點，因此本系統還可擴展40點的輸入輸出模塊或特殊擴展模塊；系統最多連接的遠程設備站+智能設備站的總數為8站，符合約束條件4）。因此系統配置符合基本要求?？梢?，如果是遠程設備站和智能設備站，可以在不考慮遠程I/O點的數量情況下最多連接8個站。1.FX3UPLC最大連接的配置

在傳輸線路兩端的站上還需要連接終端電阻，以防止線路終端的信號反射。CC-LINK提供了110歐姆和130歐姆兩種終端電阻，當使用CC-LINK專用電纜時，終端站選用110歐姆電阻，當使用CC-LINK專用高性能電纜時，終端站選用130歐姆電阻。二、CC-Link總線網絡的配置2.幾個概念1)本地站

設備本身有CPU并且可以與主站和其它本地站通信，沒有控制網絡參數的功能。2)遠程站

包括遠程I/O站和遠程設備站。遠程I/O站只處理開關量信息；遠程設備站可以處理位信息、也可以處理字信息。能進行循環(huán)傳送但不能進行瞬時傳送。3)智能站

可以處理位數據和字數據，也可以處理信息數據（非刷新數據，用于傳送大容量的數據），可實現瞬時傳送。3.傳輸速率與傳輸距離的對應關系

三、主站模塊(FX3U-16CCL-M)的認識1.主站模塊結構

2.主站模塊工作指示燈

3.主站模塊接線端子

4.遠程輸入（RX)對應地址

5.遠程輸出（RY)對應地址四、創(chuàng)建主站程序1.流程圖四、創(chuàng)建主站程序1.流程圖1）初始化程序

其功能是將需要設定的通信參數預先寫入EEPROM內的參數存儲區(qū)域中，這些參數包括與主站連接的模塊數量、通信出錯時進行重新連接的次數、自動返回的模塊數量等，啟動數據鏈接，如果數據鏈接正常，就可以實現主從站之間的正常通信。如果是Q系列PLC網絡，只需在編程軟件的配置菜單中設置相應的參數即可。2）運行程序

是正常的通信程序和動作控制程序的綜合。1.流程圖3）緩沖存儲器與EEPROM的關系

數據鏈接是通過使用存儲在內部存儲器中的參數信息來執(zhí)行的，當主模塊的電源關閉時，參數信息就會被擦除。

緩沖存儲器是一個臨時的存儲空間，暫時存放將要寫到EEPROM或者是內部存儲器的一些參數信息。

存儲在EEPROM中的參數信息可以被保存下來。將系統每次啟動都需要裝載的通信參數事先記錄到EEPROM中，以取消在每一次主站啟動時往緩沖存儲器里面寫入的一些必要參數。如果TO指令使BFM#AHb10設為ON，則參數被放入EEPROM中。四、創(chuàng)建主站程序2.讀/寫指令介紹FROM是FX系列的讀特殊功能模塊指令，TO是寫特殊功能模塊指令。ml為特殊功能模塊的編號，ml=0～7；m2為該特殊功能模塊中緩沖寄存器(BFM)的編號，m2=0～32767；n是待傳送數據的字數，n=l～32（16位操作）或l～16（32位操作）當圖中X0為ON時，將0#特殊功能模塊內BFM#17、BFM#18兩個緩沖寄存器的數據，讀入PLC的D4、D5中。四、創(chuàng)建主站程序2.指令介紹當X1為ON時，將PLC中D0的數據寫到1#特殊功能模塊BFM#12緩沖寄存器中。四、創(chuàng)建主站程序3.程序設計要點1）主從站之間的數據通信四、創(chuàng)建主站程序3.程序設計要點2）通信指令FROM/TO

遠程I/O站中X的輸入狀態(tài)會在每次鏈接掃描時自動保存到主站中的緩沖寄存器“遠程輸入（RX）”中去；PLC使用FROM指令來接收保存在緩沖寄存器“遠程輸入（RX）”中的輸入狀態(tài)。

PLC使用TO指令，把要傳送給遠程I/O站的ON/OFF信息寫入到主站的緩沖存儲器的“遠程輸出(RY)”中去；在主站中，緩沖存儲器的“遠程輸出(RY)”的輸出狀態(tài)會在每次鏈接掃描時自動傳送到遠程I/O站的輸出（Y）中去。四、創(chuàng)建主站程序3.程序設計要點3）初始化程序解讀

參數設置—刷新—用緩沖區(qū)內參數進行數據鏈接—寫參數EEPROM—刷新—用EEPROM內參數進行數據鏈接。

BFM#AH各位的含義BFM#AH各位的含義五、FX3U-16CCL-M模塊的應用控制要求

某一控制系統由兩個站組成，站地址分別為0號和1號。0號站為PLC主站；1號站為遠程I/O模塊。系統控制要求如下：①當PLC中的X0為ON時，1號I/O站中的Y8為ON；②當1號I/O站中的X0為ON時，PLC的Y0為ON；③當1號I/O站中的X1為ON時，1號I/O站中的Y9為ON。五、FX3U-16CCL-M模塊的應用2)系統配置與參數設置

五、FX3U-16CCL-M模塊的應用五、FX3U-16CCL-M模塊的應用五、FX3U-16CCL-M模塊的應用3)主從站之間的通信

五、FX3U-16CCL-M模塊的應用程序設計---控制功能設計

5)系統調試與運行

主站X0=1，則遠程I/O的Y8=15)系統調試與運行

遠程I/O站X0=1，則PLC站的Y0=15)系統調試與運行

遠程I/O站X1=1，則遠程I/O站的Y9=1思考與練習CC-Link采用什么通信協議？提供了哪兩種通信方式？為什么要在網絡的終端站連接終端電阻，如何選擇終端電阻？什么是智能站？什么是遠程站？什么是本地站？試闡述主站模塊緩沖存儲器所起的作用。闡述CC-Link現場總線中，PLC、主站緩沖存儲器和遠程I/O站之間的關系。主站模塊中BFM#AHb0的作用是什么？畫出主單元、FX3U-64CCL模塊和遠程I/O單元之間的接線圖?！冬F場總線技術及其應用》(第3版）41第5章Modbus總線及其應用一、Modbus協議概述二、ModbusRTU通信三、S7-200PLC之間的ModbusRTU通信四、FX3UPLC與智能儀表的ModbusRTU通信

Modbus是Modicon公司于1979年開發(fā)的一種通用串行通信協議，是國際上第一個真正用于工業(yè)控制的現場總線協議。由于其功能完善且使用簡單、數據易于處理，因而在各種智能設備中被廣泛采用，得到了諸如GE、SIEMENS等大公司的應用，并把它作為一種標準的通信接口提供給用戶。一、Modbus總線概述1）定義通訊數據單元Modbus協議是一種應用層報文傳輸協議（OSI模型第七層），它定義了一個與通信層無關的協議數據單元（ProtocolDataUnit，PDU），PDU=（功能碼+數據域）。2）對物理端口不做具體要求

Modbus協議只定義了通訊消息的結構，對物理端口沒有作具體規(guī)定，支持RS232、RS422、RS485和以太網接口，可以作為各種智能設備、儀表之間的通訊標準。1.協議特點

Modbus分為串口協議和網口協議，可用于不同的總線或網絡。對應于不同的總線或網絡，Modbus協議引入一些附加域映射成應用數據單元（ApplicationDataUnit，ADU），ADU=（附加域+PDU），包括RTU、ASCII和TCP三種報文類型。

2.總線分類Modbus的數據通信采用主/從方式。網絡中只有一個主設備，通信采用查詢-回應的方式進行，主設備初始化系統通信設置，并向從設備發(fā)送消息，從設備正確接收消息后響應主設備的查詢或根據主設備的消息作出響應的動作。3.通信方式

主設備初始化系統通信設置，并向從設備發(fā)送消息，從設備正確接收消息后響應主設備的查詢或根據主設備的消息作出響應的動作。3.通信方式功能代碼表示被選中的從設備要執(zhí)行何種功能，例如指定的從設備地址為1，功能碼為03，則含義是要求讀取1#從站的多個寄存器值并返回它們的內容。數據段包括了從設備要執(zhí)行功能的任何附加消息，例如從哪個寄存器地址開始讀數據、要讀的寄存器數量是多少個。3.通信方式3）錯誤檢測域為從設備提供了一種

驗證消息內容是否正確的方法。二、ModbusRTU通信Modbus在串行鏈路上的信息幀結構如圖，為了與從設備進行通訊，主設備會發(fā)送一段包含設備地址、功能代碼、數據段、錯誤檢查的信息。二、ModbusRTU通信1．地址域：信息幀的第一個字節(jié)是設備地址碼，這個字節(jié)表明由用戶設置地址的從機將接收由主機發(fā)送來的信息。每個從機都必須有唯一的地址碼，并且只有符合地址碼的從機才能響應回送；當從機回送信息時，相應的地址碼表明該信息來自于何處。設備地址是一個從0～247的數字，發(fā)送給地址0的訊息可以被所有從機接收到。二、ModbusRTU通信2．功能碼：定義了從設備應該執(zhí)行的命令，有些功能代碼還擁有子功能代碼。主機請求發(fā)送，通過功碼告訴從機執(zhí)行什么動作；作為從機響應，從機發(fā)送的功能碼與從主機得到的功能碼一樣，并表明從機已響應主機進行操作。二、ModbusRTU通信功能碼二、ModbusRTU通信3．數據：數據區(qū)包含需要從機執(zhí)行什么動作或由從機采集的返送信息，這些信息可以是數值、參考地址等；對于不同的從機，地址和數據信息都不相同。例如，功能碼告訴從機讀取寄存器的值，則數據區(qū)必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度。二、ModbusRTU通信4．差錯校驗：RTU模式采用循環(huán)冗余校驗碼（CRC），該校驗方式包含兩個字節(jié)的錯誤檢測碼，由傳輸設備計算后加入到消息中，接收設備重新計算收到消息的CRC，并與接收到的CRC域中的值比較，如果兩值不同，表明有錯誤。三、S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

1．Modbus協議的安裝Modbus協議包含在S7-200PLC的編程軟件STEP7-Micro/WIN指令庫（Libraries）中。當STEP7-Micro/WIN安裝了指令庫以后，通過指令庫可以打開相應的通信編程指令。三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

2．西門子Modbus協議庫常用功能碼裝三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

3．注意事項1）使用Modbus指令庫前，必須將其安裝到STEP7-Micro/WINV3.2或以上版本的軟件中。2）S7-200PLC的CPU版本必須為2.00或者2.01（即訂貨號為6ES721*－***23-0BA*），1.22版本之前（包括1.22版本）的CPU不支持Modbus指令庫。3）如果CPU端口被設為Modbus通信時，該端口就無法用于其它任何用途，包括用STEP7-Micro/WIN軟件下載程序。三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

4．主站尋址所有Modbus地址都是從地址1開始編號。三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

4．從站尋址所有Modbus地址都是從地址1開始編號。三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

5．硬件連接三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

6．主站側指令MBUS_CTRL指令用于初始化主站通信，可初始化、監(jiān)視或禁用Modbus通訊。三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

6．主站側指令MBUS_MSG指令用于啟動對Modbus從站的請求并處理應答。三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

7．從站側指令三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

7．從站側指令三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

8．程序編寫1）控制要求

兩臺型號為S7-200CPU226CN的PLC進行Modbus通信，其中一臺作為Modbus通信主站，另一臺作為Modbus通信從站。當主站I0.1為ON時，主站給從站發(fā)送信息，并使從站的輸出Q0.0～Q0.7隨主站﹠VB1000的值變化。三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

8．程序編寫2）主程序編寫三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

8．程序編寫3）從站程序編寫三、實現S7-200PLC之間的ModbusRTU通信

8．程序編寫4）注意事項

利用主從站指令庫編程前首先應為其分配存儲區(qū)，否則Step7-Micro/Win編譯時會報錯。

1.控制要求

四、

FX3UPLC與智能儀表的ModbusRTU通信

采用MODBUSRTU通信方式，實現PLC實時讀取兩臺智能儀表檢測的現場環(huán)境溫度和濕度值。

2.系統結構四、

FX3UPLC與智能儀表的ModbusRTU通信

3.智能儀表介紹四、

FX3UPLC與智能儀表的ModbusRTU通信1）通訊協議

采用MODBUSRTU通訊方式，波特率為1200、2400、4800、9600四檔可調，數據格式為1個起始位、8個數據位、1個停止位、無校驗位，可進行單字（雙字節(jié)）讀寫通信。2）主要參數對應通信地址溫、濕度測量值的參數首地址：1001H（十進制：4097）主控輸出狀態(tài)的參數首地址：1101H（十進制：4353）報警輸出狀態(tài)的參數首地址：1200H（十進制：4608）

3.智能儀表介紹四、

FX3UPLC與智能儀表的ModbusRTU通信

智能儀表通信參數設置主要有通訊波特率（BAND）、從站地址（ADDR）。例如本項目設置通訊波特率為9600bps，智能溫度儀從站地址為1，智能濕度儀從站地址為2。

4.FX3U系列PLC通信參數設置四、

FX3UPLC與智能儀表的ModbusRTU通信

通信格式可在D8400或D8420中進行設定；使用通信端口（通道1）時設定D8400，使用通信端口（通道2）時設定D8420；例如D8420通信格式如圖。

4.FX3U系列PLC通信參數設置四、

FX3UPLC與智能儀表的ModbusRTU通信

本例中，智能儀表（從站1,2）采用數據格式為：8個數據位、1個停止位、無校驗位，波特率設為9600kbps，且為RS-485通信。由于同一網絡需要保持數據格式一致，因此PLC側按照上表內容含義，將D8420設置為H1081（二進制數0001,0000,1000,0001）。1）b0=1，8個數據位；2）（b2，b1）=（0,0），無校驗；3）b3=0，停止位1位；4）（b7，b6，b5，b4）=（1,0,0,0），將波特率設為9600kbps；5）b12=1，設定PLC為RS-485通訊。

4.FX3U系列PLC通信參數設置四、

FX3UPLC與智能儀表的ModbusRTU通信

FX3U系列PLC的MODBUS通信協議可在D8401或D8421中進行設定。使用通道1時設定D8401，使用通道2時設定D8421；例如通道2參數設置如圖。

4.FX3U