新聞中心

EEPW首頁 > 手機與無線通信 > 設(shè)計應(yīng)用 > Modbus最新動態(tài)及應(yīng)用

Modbus最新動態(tài)及應(yīng)用

作者: 時間:2010-06-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
是一種通信協(xié)議,于1979 年由Modicon公司發(fā)明,并公開、推向市場,基于主站―從站/客戶機―服務(wù)器方式連接智能設(shè)備,實現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。通信幾乎可通過任何物理介質(zhì)實現(xiàn),如電線、光纖、紅外、射頻、擴頻、微波、衛(wèi)星等,它還可通過不同網(wǎng)絡(luò)進行互連,如以太網(wǎng)、ADSL、ISDN、PSTN、ATM、FR等,具有很強擴展能力。--IWMS_AD_BEGIN-->
--IWMS_AD_END-->
   TCP/IP以太網(wǎng)具有很高的速度性能:響應(yīng)時間小于10ms,目前可滿足工業(yè)控制中90%需求,其下一個實現(xiàn)目標(biāo)是:響應(yīng)時間小于1ms!
  由于Modbus是制造業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境下真正的開放協(xié)議,故得到了工業(yè)界的廣泛支持,是事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。還由于其協(xié)議簡單、容易實施和高性價比,所以得到全球超過400個廠家的支持,使用的設(shè)備節(jié)點超過700萬個,有多達(dá)250個硬件廠商提供Modbus的兼容產(chǎn)品:如Ebtron公司的空氣流監(jiān)測站;Acrison公司的重量進料控制器;DVT-Cognex公司的圖像識別傳感器;Flow-serve公司的流量控制器;Honeywell-Eurotherm公司的記錄儀;Ormec公司的運動控制器;GE Fanuc公司的PLC產(chǎn)品。另有多達(dá)150個軟件產(chǎn)品支持Modbus,如Matrikon公司的OPC產(chǎn)品。還有許多開發(fā)工具,如Ethereal-Cimetrics公司的協(xié)議分析儀;Ergotec公司的Java Beans(www.modbus.org)。

字串5

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/157351.htm
  本文介紹基于Modbus的及解決方案。
一 遠(yuǎn)程終端設(shè)備
  


  施耐德電氣公司所提供的遠(yuǎn)程終端設(shè)備(RTU)是一種工業(yè)的完整解決方案,主要應(yīng)用于對遠(yuǎn)程設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集,它以施耐德電氣公司PLC為基礎(chǔ)結(jié)合用戶需求(包括硬件和軟件),完成所有精確控制和數(shù)據(jù)傳輸。此方案可用于多種苛刻的工業(yè)環(huán)境,如圖1。
  通信協(xié)議采用Modbus,RTU在Modbus網(wǎng)絡(luò)中,可扮演主設(shè)備或從設(shè)備,也可按需要隨時交換主/從角色,速度為1200~19200波特率,8位或7位數(shù)據(jù)位,可選有/無校驗位,一位停止位。
  通信接口和介質(zhì)多種多樣,接口有RS-232/485/422多站方式,有線方式有直連線、租用電話線、公用電話線PSTN、局域以太網(wǎng)、廣域ISDN、ATM、FR和XDSL等,無線方式有射頻(RF)、紅外線、微波、擴頻和衛(wèi)星(VSAT)等。因Modbus是面向消息(Message)的協(xié)議,故與接口和介質(zhì)無關(guān),幾乎可用所有介質(zhì)傳輸,在國內(nèi)的應(yīng)用也已涵蓋了上述方式。
  例外報告可通過標(biāo)準(zhǔn)功能XMIT來實現(xiàn),完成從設(shè)備轉(zhuǎn)換和例外信息的及時發(fā)送。整個RTU設(shè)備可緊湊地裝于NEMA12防銹鋼柜或NEMA4X玻璃纖維柜內(nèi)。電源可選:85~264VAC;24V DC;105~370VDC。
字串3

  
  二 人機界面+可編程控制器+變頻調(diào)速器應(yīng)用
  

這是一種設(shè)備制造商(OEM)和傳統(tǒng)設(shè)備改造時經(jīng)常使用的方案,典型配置如圖2。圖中人機界面(HMI)可以是圖形或文字的,一般文字型HMI比圖形的HMI要價格低廉。圖中的變頻器(VSD)只畫了一臺,實際上使用RS-485的多站總線,最多可連接31臺。PLC可按工藝要求,對變頻器速度進行控制。
  完成上述方案的關(guān)鍵是需知道變頻器內(nèi)部的命令字和各參數(shù)的寄存器號,以下以施耐德公司ATV58變頻器為例說明PLC如何操作變頻器:
  命令字CMD(變頻器地址W400)
  位15:1:簡單控制方式
  位1:=0 串行連接無效
     =1串行連接有效
  位7:=0
     =1 故障復(fù)位
  位8:=0 激活串行連接控制
     =1 取消串行連接控制
  位11:=0  正轉(zhuǎn)
     =1  反轉(zhuǎn)
  位12:=0  運行
     =1  停止(減速停車)
  位13:=0
      =1  直流注入停車
  位14:=0
     =1  快速停車 字串2
  通過PLC的Modbus寫命令,把代碼發(fā)送到W400寄存器中,實現(xiàn)對變頻器的控制,舉例:
  正轉(zhuǎn)運行 CMD=H‘8002’
  頻率設(shè)定 W401 LFR
  轉(zhuǎn)速設(shè)定 W603 LFRD
  反轉(zhuǎn)運行 CMD=H‘8802’
  頻率設(shè)定 W401LFR
  轉(zhuǎn)速設(shè)定 W603 LFRD
  減速停車
      CMD=H‘9002’
  直流注入停車
      CMD=H‘A002’
  快速停車CMD=H‘C002’
  自由停車CMD=H‘8000’
  因設(shè)備制造商對價格較敏感,所以也有把上述標(biāo)準(zhǔn)配置進行簡化的版本,如圖3,控制和操作原理基本相同。
  
三 Web服務(wù)
  
  計算機通信結(jié)構(gòu)已從最老的主機/終端(Mainframe-Terminal),過渡到客戶機/服務(wù)器(C/S),再到現(xiàn)今的Web服務(wù)器/Browser瀏覽器方式,本文Web服務(wù)指的就是后者。
  Web服務(wù)實際定義了3個標(biāo)準(zhǔn):
  (1)Web服務(wù)器使用HTML語言編程。
  (2)Browser瀏覽器使用因特網(wǎng)瀏覽器:如微軟Internet Explorer、網(wǎng)景公司Navigator等。
  (3)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議為:基于TCP/IP的HTTP協(xié)議。
  這樣,從客戶端就可用圖形畫面來和服務(wù)器進行交互了。
  互聯(lián)網(wǎng)上Web的出現(xiàn)可與計算機上出現(xiàn)的Windows相媲美,用戶可通過圖形界面得到網(wǎng)上的各種資源,入網(wǎng)門坎大大降低,上網(wǎng)人數(shù)大大增加,這也是這兩年為何網(wǎng)站和網(wǎng)民急劇增加的原因,也是為什么微軟和網(wǎng)景為爭奪瀏覽器市場份額而拼得你死我活的根源。
  既然在IT領(lǐng)域,Web服務(wù)已非常成熟和成功,那么能否把它引入工業(yè)網(wǎng)絡(luò),使用戶網(wǎng)絡(luò)得到增值?答案是肯定的,施耐德公司已對此進行了有益的探索,很多用戶也從中受益,取得了很多成果。
  
1. Web服務(wù)的可擴展性
  
  目前,施耐德公司自動化產(chǎn)品中(如NOE、ETY以太網(wǎng)模板)已內(nèi)置了許多通信和Web服務(wù)功能,用戶可按自己的需要,實現(xiàn)不同層次的服務(wù)。 字串7
  (1)層次A:無Web功能,用戶可通過TCP/IP Modbus,實現(xiàn)Modbus信息交換和FDR(Faulty Device Replacement,故障設(shè)備在線更換),對設(shè)備監(jiān)控和I/O服務(wù)。
  (2)層次B:基本W(wǎng)eb功能,通過內(nèi)置web服務(wù)器,可對設(shè)備進行組態(tài)、配置、維護、監(jiān)視診斷和建立文檔,并對網(wǎng)絡(luò)進行管理。
  (3)層次C:可配置的Web功能,用戶可自已制作網(wǎng)頁,實現(xiàn)瘦客戶機的人機界面功能,另外,還可實現(xiàn)信息的發(fā)布與訂閱(也稱全局?jǐn)?shù)據(jù)功能)、帶寬管理、I/O掃描器功能,完成更高一步的所謂“協(xié)同自動化”理念,是一種增值服務(wù)。
  (4)層次D:更有效的Web服務(wù),通過進一步擴展的服務(wù),如將來的分布式控制、更高級的人機界面,以及和IT網(wǎng)絡(luò)更緊密的連接;如通過電子郵件、手機短信、各種數(shù)據(jù)庫接口,來實現(xiàn)管理網(wǎng)和控制網(wǎng)的無縫集成。
  
2. Web自動化給用戶帶來的優(yōu)勢
  
  (1)對操作員:容易使用,因使用相同的瀏覽工具,而瀏覽器目前是免費的,還可從網(wǎng)上免費下載。
  使用操作界面無需預(yù)先的知識和培訓(xùn),可通過不同超級鏈接,接至如操作、維護、工藝流程、產(chǎn)品資料等服務(wù)器,實現(xiàn)在線學(xué)習(xí)、操作、維護,以及局域網(wǎng)、本地網(wǎng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)跨區(qū)域遠(yuǎn)程現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控功能。
字串5

  (2)對企業(yè)管理人員:低投入、具有擴展性、基于“瘦客戶機”的人機界面,使信息可在企業(yè)內(nèi)任何網(wǎng)絡(luò)級別訪問,隨時掌握企業(yè)產(chǎn)品率、成品率及銷售和財務(wù)狀況,通過與SCM、ERP、CRM等互聯(lián),可及時了解市場變化、物流供給和企業(yè)資源等信息,保證系統(tǒng)正常運行,創(chuàng)造企業(yè)良性循環(huán)。
  (3)對IT管理人員:因使用標(biāo)準(zhǔn)化通用網(wǎng)絡(luò),故信息網(wǎng)和控制已合二為一,減少多重的數(shù)據(jù)庫,減少系統(tǒng)集成的難度,降低總體費用。
  由于使用通用組件,從網(wǎng)絡(luò)、計算機到應(yīng)用軟件都降低了IT的采購開銷,(如瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)計算機、瘦客戶機、TCP/IP以太網(wǎng)等),同時維護與備件費用也很低廉。
  通過已有TCP/IP以太網(wǎng),還可提供各種增值服務(wù),如IP電話、IP視頻等。
  如用戶有興趣,IT人員還可把局域網(wǎng)接入Internet網(wǎng),加上若干安全機制,如防火墻、VPN等技術(shù),用戶可隨時、隨地以各種上網(wǎng)方式通過互聯(lián)網(wǎng)來獲取企業(yè)內(nèi)信息。
  
四 Modbus和Modbus TCP的部分應(yīng)用舉例
  
  (1)半導(dǎo)體制造業(yè)
  設(shè)備:SCADA/PLC;功能:純凈水制作,化學(xué)液泄漏檢測,清潔廠房空調(diào)和設(shè)施。
  (2)紡織機械
  設(shè)備:PLC/運動控制;功能:T恤衫口袋自動加裝機。 字串9
  (3)公共設(shè)施,如超市、倉庫、商務(wù)辦公樓等
  設(shè)備:PLC/PC;功能:配電,空調(diào)系統(tǒng),加熱與制冷。
  (4)采礦業(yè)
  設(shè)備:SCADA/PLC/DCS/以太網(wǎng);功能:把遠(yuǎn)端相關(guān)信息送至主站,如火車、卡車運送情況等。
  (5)塑料機械
  設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:通過網(wǎng)絡(luò)對稱重系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制。
  (6)微電子業(yè)
  設(shè)備:PLC/PC;功能:清潔廠房的空調(diào),空氣處理和真空,廢料的處理,水處理,原料分配,環(huán)境監(jiān)測,電力監(jiān)控。
  (7)食品和飲料業(yè)
  設(shè)備:PLC/PC/MODEM;功能:對飲料進行可靠、可重復(fù)、詳細(xì)的檢測和報告。
  (8)水處理行業(yè)
  設(shè)備:RTU/以太網(wǎng)/無線網(wǎng);功能:功率表結(jié)合遠(yuǎn)程控制,可獲得實時檢測水泵的美元/加侖值。
  (9)水泥制造業(yè)
  設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:水泥生產(chǎn)過程的自動化。
  (10)核技術(shù)
  設(shè)備:MCC/PLC/網(wǎng)絡(luò);功能:控制氚(氫的放射性同位素)的生產(chǎn)。
  (11)起重設(shè)備
  設(shè)備:PLC/DC Drives/AC Drives;功能:港口吊裝機械的運行控制。
  (12)冶金設(shè)備
  設(shè)備:PLC/運動控制/DC Drives;功能:鋼板長度的精確切割。
  (13)供水系統(tǒng) 字串7
  設(shè)備:PLC/PC/網(wǎng)絡(luò);功能:完成供水系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。
  
  五 Modbus今后的發(fā)展
  
  為更好普及和推動Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應(yīng)用,目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA(Interface for Distributed Automation,分布式自動化接口)組織(www.Modbus-IDA.org),并成立了Modbus-IDA組織,為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。作為一家非盈利、獨立、基于Web的社團,Modbus-IDA組織的任務(wù)是:鼓勵自動化設(shè)備的獨立使用者和制造商,采用Modbus通信協(xié)議,使用分布式自動化架構(gòu),為多個市場提供相應(yīng)產(chǎn)品。Modbus-IDA將提供基礎(chǔ)平臺,使用戶能得到和共享協(xié)議、應(yīng)用和認(rèn)證信息,最終降低使用成本。Modbus-IDA被IEC授予世界領(lǐng)先的電氣和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)組織“類別D”的聯(lián)絡(luò)員身份,目前正參與制造和過程自動化環(huán)境的數(shù)字化通信方面的定義,且已提交了基于TCP/IP的Modbus和RTPS(Real-time Publish/Subscribe,實時數(shù)據(jù)的發(fā)布與訂閱)協(xié)議,作為IEC的PAS(Publicly Available Specification,公共可用規(guī)范)。


評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉