1、MODBUS通信實(shí)例介紹

　　標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行安靜，振動更小，并集成了14位高分辨率編碼器，用于位置反饋。閉環(huán)控制，定位后不失步驟保持穩(wěn)定，無振蕩，根據(jù)負(fù)載自動調(diào)節(jié)電流輸出，降低溫升。在滿足節(jié)能和高承載要求的情況下，它可以取代傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)。

　　步進(jìn)電機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用如圖1所示：

　　1、MODBUS通信實(shí)例介紹

　　標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行安靜，振動更小，并集成了14位高分辨率編碼器，用于位置反饋。閉環(huán)plc控制系統(tǒng)，定位后不失步驟保持穩(wěn)定，無振蕩，根據(jù)負(fù)載自動調(diào)節(jié)電流輸出，降低溫升。在滿足節(jié)能和高承載要求的情況下，它可以取代傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)。

　　步進(jìn)電機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用如圖1所示：

　　‍圖1.傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用‍

　　傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用的缺點(diǎn)：

　　集成度低，占用空間大，布線麻煩，安裝麻煩，成本高;

　　開環(huán)控制精度通常較低，無自動校正能力;

　　故障率高，維護(hù)成本高;

　　內(nèi)部I/O未集成，需要用戶增加硬件擴(kuò)展并增加用戶成本;

　　每次需要打開它時，都需要找到零點(diǎn)。它不支持?jǐn)嚯娋S護(hù);

　　無法進(jìn)行自我診斷。

　　針對步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的上述問題， 推出了具有MODBUS總線功能的集成步進(jìn)電機(jī)。產(chǎn)品涵蓋42系列57系列和86系列。它可以使用帶有MODBUS總線擴(kuò)展的plc控制系統(tǒng)。

　　集成步進(jìn)電機(jī)的主要特點(diǎn)：

　　CAN& CANOPEN& Modbus總線連接，分布式控制;

　　用于本地控制信號反饋控制的集成IO;

　　集成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器;

　　豐富的報警功能;

　　獨(dú)特而有效的原點(diǎn)設(shè)定方法;

　　閉環(huán)控制;

　　獨(dú)特而有效的原點(diǎn)設(shè)定方法;

　　在線升級計劃。

　　集成了閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)解決方案：

　　‍圖2. 集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用‍

　　本文重點(diǎn)介紹了通過PLC的RS485通訊擴(kuò)展接口和集成電機(jī)進(jìn)行MODBUS通訊，從而進(jìn)一步控制電機(jī)的運(yùn)行。在本例中，應(yīng)用了STM42系列，STM57系列和STM86系列的集成步進(jìn)電機(jī)。集成電機(jī)充當(dāng)Modbus從站，支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU協(xié)議。 Modbus協(xié)議的通信模式是單主/多從模式。只有主站可以發(fā)出查詢(查詢)，從站執(zhí)行查詢所需的處理，并回復(fù)響應(yīng)信息。

2、硬件連接

　　2.1硬件目錄

　　1.PLC Modbus-RTU通訊接口

　　2.閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)：國產(chǎn)

　　3.連接端子1

　　4.幾根電源線

　　5.集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)Modbus 通信線路一

　　2.2集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)和西門子plc硬件連接

‍西門子 PLC Modbus主站最多可支持32個集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)從機(jī)‍

3、一體化閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)Modbus通信參數(shù)設(shè)置

集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)通信參數(shù)設(shè)置從機(jī)地址：00，波特率: 9600bps，數(shù)據(jù)位: 8 停止位: 1 校驗位：無;

　　從機(jī)地址設(shè)置范圍：0-127;

　　注意：有關(guān)集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)地址，波特率，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式和其他參數(shù)的更改，請參閱《一體化閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)MODBUS總線用戶手冊》。

4.西門子plc編程軟件建立PLC工程

　　4.1建立新項目

　　雙擊西門子plc編程軟件圖標(biāo)，然后在項目新目錄中選擇一個新項目。 西門子plc軟件編程窗口會自動彈出新的項目文件設(shè)置窗口。

      4.2Cnet參數(shù)設(shè)置

       在此窗口中，您可以設(shè)置通信參數(shù)，如Cnet通信模式和波特率。在此示例中，通信波特率為9600，數(shù)據(jù)位8，停止位1，奇偶校驗位NONE。在本例中，選擇PLC 與使用Modbus協(xié)議的集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)通信，PLC是Modbus主站。閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)是從機(jī)，因此使用操作模式通道1：XGTSever，通道2：P2P。

5、西門子PLC 程序編寫

       5.1MODBUS通信注冊通信

       西門子plc與集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)MODBUS通訊寄存器的對應(yīng)關(guān)系如下：

        Modbus -RTU協(xié)議和西門子PLC 功能塊規(guī)范中功能代碼和寄存器的分配：

       將從地址讀為0，地址為21個單寄存器數(shù)據(jù)。相應(yīng)的消息如下：

       請求消息

        回復(fù)消息

由主站D00050為首的四個寄存器數(shù)據(jù)值存儲在以起始地址51為首的四個字寄存器中，從地址為0.相應(yīng)的消息如下：

　　由主站D00050為首的一個寄存器數(shù)據(jù)值存儲在以0x40051為首的字寄存器中，從地址為0.相應(yīng)的消息如下：

　　如有疑問，請參閱《Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范》和李邁生《一體化閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)Modbus總線用戶手冊》

　　5.2 P2P頻道設(shè)置

　　要創(chuàng)建P2P通信塊，請在主程序編輯窗口樹結(jié)構(gòu)中右鍵單擊“NEW PLC [B0S0內(nèi)置Cnet]”并選擇“添加項目”，然后選擇“P2P通信”。

　　5.3 P2P通信Modbus功能塊調(diào)用

　　P2P通信Modbus功能塊調(diào)用

　　P2P通信Modbus功能塊配置注釋：

　　設(shè)置驅(qū)動程序以在P2P通道的Modbus功能塊中選擇Modbus RTU Client;

　　需要在P2P通道的Modbus功能塊中選擇P2P功能：讀寫;

　　如果寫一個保持寄存器，則應(yīng)選擇P2P通道中Modbus功能塊的消息模式：1 個體。如果應(yīng)選擇寫入多個保持寄存器：2 連續(xù);

　　如果寫一個保持寄存器，則應(yīng)選擇P2P通道中Modbus功能塊的消息模式：1 個體。如果應(yīng)選擇寫入多個保持寄存器：2 連續(xù);

　　P2P通道中Modbus功能塊中的相對站號是Modbus從站地址。

　　5.4 編寫PLC程序和變量定義

　　在本例中，西門子PLC 用作Modbus主站，向從站集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)發(fā)送三條消息，實(shí)現(xiàn)集成步進(jìn)電機(jī)在定位模式下的定長運(yùn)動。 Modbus通信消息如下：

　　00 10 00 51 00 01 02 00 06 集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)狀態(tài)從無故障切換到準(zhǔn)備啟動;

　　00 10 00 51 00 04 08 00 4F00 01 00 00 00 64 發(fā)送目標(biāo)位置和方向;

　　00 10 00 51 00 01 02 00 5F 集成閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)操作。

　　開始通過XG5000編程軟件編寫plc程序，雙擊主程序編輯樹結(jié)構(gòu)中的“變量/注釋”并輸入變量定義表：

　　評論和變量

　　變量定義完成后，雙擊主程序樹結(jié)構(gòu)窗口中的“NewProgram”

　　‍6、程序運(yùn)行與監(jiān)控

　　硬件連接完成并確認(rèn)后，可以調(diào)試下載程序。

　　‍器件寄存器監(jiān)視器‍

　　‍Modbus主消息觸摸屏監(jiān)控‍

　　7、總結(jié)

　　根據(jù)上面的例子，集成步進(jìn)電機(jī)具有高集成度，與傳統(tǒng)的運(yùn)動方案相比，可以大大減少布線和安裝，并且可以充分節(jié)省安裝空間，防止燒壞等損壞保護(hù)措施，特別是適用于更換多個電機(jī)設(shè)備使用，集成IO和同步功能，CAN& CANOPEN& Modbus總線連接，分布式plc控制系統(tǒng)。用戶可以方便地監(jiān)控生產(chǎn)過程，收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，形成高度靈活，個性化和網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)鏈。為了滿足工業(yè)4.0，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)和云計算的發(fā)展需求，它提供了一種解決方案，可以替代傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)用戶的智能制造，同時節(jié)省用戶成本。