视频教材：《视频教材：正运动技术运动控制器MODBUS通讯》

　　 材料准备

　　1.电脑1台

　　2.控制器2个

　　3.+24V直流电源1个

　　4.驱动器+电机若干

　　5.交换机1个

　　6.控制器接线端子若干

　　7.网线若干

　　8.连接线若干

　　另：IO设备、扩展模板等根据需求选用。

　　控制器接线配置

　　 MODBUS 　通讯协议简介

　　MODBUS协议是一个通用的标准协议，几乎所有的控制设备和智能化仪表都支持MODBUS协议，这样不同厂家的设备之间就可以互相通讯，连接到同一个控制网络。

　　MODBUS的串行传输模式分为：RTU模式和ASCII模式，RTU模式通讯传输的数据为二进制数据，ASCII模式通讯传输的数据为ASCII码，RTU模式的通讯速率比ASCII模式快。

　　MODBUS发展至今包含好几种协议模式：控制器的串口和网口的默认协议均为MODBUS协议，其中串口为MODBUS_RTU协议，网口为MODBUS_TCP协议。

　　控制器支持MODBUS_RTU模式的串口：RS232、RS485、RS422，当从串口接收到数据时,会直接根据报文中的数据进行控制。

　　控制器支持的网口协议MODBUS_TCP接口：EtherNET网口。

　　网口主要用于与PC与人机界面通讯。

　　控制器的串口和网口在 MODBUS协议下读写数据，使用MODBUS相关指令读写，数据保存在MODBUS寄存器中传递。也可以通过指令将串口或网口配置为无协议模式，采用自定义通讯指令读写数据。

　　ZMC316 系列脉冲型控制器各接口配置如下：

　　通讯接口包含RS232，RS485，RS422，以太网，U盘，CAN接口。

　　自带16个脉冲轴，面板上包含15个脉冲接口和3个编码器接口，第16个脉冲轴由OUT输出口控制。

　　支持使用扩展模块扩展至24个脉冲轴，支持多达24轴直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴设置等;采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。

　　应用程序可以使用ZDevelop软件或VC、VB、VS、C++、LabVIEW、C#等软件来开发。

　　 01   三类串口说明

　　RS232串口常用于连接PC或人机界面

　　RS485串口常用于与控制装置和智能仪表的通讯控制

　　RS422串口只有个别型号控制器才有此接口

　　 RS232

　　控制器的RS232接口可以做MODBUS主站或从站，支持1个主站发送数据，1个从站接收数据。做主站时，可连接驱动器、变频器、温控仪等，进行数据读出与写入的控制。做从站时，可连接人机界面，用来监控运行状态，常用于连接PC或人机界面。

　　控制器的RS232接口采用DB9公头，使用相应的连接线连接两个设备。

　　RS232的标准接线只需要三根线即可，2根数据信号TXD和RXD，1根地线EGND，数据信号TXD与RXD交叉连接，再将EGND连到一起。

　　接线参考如下：

　　RS485

　　主要提供主/从站的多台通讯设备联机，理论上支持128个节点。做主站时，可连接驱动器、变频器、温控仪等，进行数据读出与写入的控制;做从站时，能与PLC通讯，可连接人机界面，用来监控运行状态。

　　RS485接口采用差分传输方式，通过判断A与B之间的电压差来确定是高电平或低电平。

　　控制器的RS485接口采用了简易接线方式，如下图所示，控制器的485A、485B、EGND地线， 分别接第一个从站的A、B、地线, 然后再接第二个从站的A、B、地线(A 接 A， B 接 B，信号共地)，并且控制器和最后一个从站的485A 和485B 要并联120 欧电阻防止信号反射，线缆需要使用屏蔽双绞线，避免信号干扰，每个节点支线的距离要小于3m。

　　RS422

　　控制器的RS422接口可以做MODBUS 主站或从站，支持1发10收。

　　控制器的RS422接口采用了简易接线方式，为四线制，接线时需要接5根线，RX+/RX-(接收信号)、TX+/TX- (发送信号)、一根信号地线。

　　控制器的RS422接口相比RS485和RS232，布线成本高，接线容易弄错，包含422接口的控制器型号很少。

　　 02  串口参数

　　连接串口使用：串口通常可选RS232串口或RS485串口，不管哪种串口，除了端口号和接线方法有所不同，默认参数与操作指令都是相同的。

　　串口默认参数为：波特率38400，数据位8，停止位1，校验位无，采用SETCOM指令配置串口参数。控制器重新上电后，SETCOM参数会还原成默认值，所以请在程序开头写SETCOM设置。

　　控制器所有串口的MODBUS协议站号ADDRESS为1-127，缺省=1。

　　在一个MODBUS网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数，否则无法通讯。

　　控制器默认PORT0(COM0)为RS232串口，PORT1(COM1)为RS485串口，PORT2(COM2)为RS422串口，支持在线命令窗口发送?*setcom打印查看，或在“控制器状态”窗口查看。

　　SETCOM指令除了可以配置串口的通讯基本参数外，还可以选择参数配置通讯协议，设置控制器为主端设备还是从端设备，默认为从端，还可以开启自定义通讯模式(即mode=0无协议模式)。

　　语法：SETCOM (baudrate,databits,stopbits,parity,port[,mode] [,variable] [,timeout])

　　mode参数选择协议：

　　1.与触摸屏通讯时，mode参数选择协议：4

　　Port0：setcom(9600,8,1,0,0,4,2,1000)

　　Port1：setcom(9600,8,1,0,1,4,2,1000)

　　2.控制器通过RS485做主站时，mode参数选择协议：14

　　Port1：setcom(38400,8,1,0,1,14,2,1000)

　　 03  网口参数

　　控制器网口支持MODBUS-TCP协议，出厂默认IP地址为192.168.0.11，可使用IP_ADDRESS指令修改IP地址或在修改IP地址窗口修改，修改一次永久生效。

　　控制器至少包含2个网口通道，可在在线命令发送?*port打印查看，如下图，网口的端口号为502。

　　ZMC432通道

　　ZMC316通道

　　不同的控制器可通过网口互联，EtherNET网线接口只有一个，可使用交换机，网口互联的前提是两个控制器均有CONNECT通道，用MODBUSM_DES2指令开启连接。

　　 04  串口/网口读写

　　MODBUS通讯通过功能码告诉被寻址到的终端执行何种功能，如运行命令、读取监控状态、修改参数、读取参数等，MODBUS协议制定了相关的功能码。

　　控制器也可直接使用MODBUS通讯功能码，为方便使用，将一些常用的功能码直接封装为Basic指令，如下表Basic指令对应功能码。

　　串口和网口通讯的连接方法不同，读写都是使用同一套指令，数据由MODBUS寄存器存储。

　　1.MODBUS寄存器

　　MODBUS通讯的数据使用MODBUS寄存器存储，控制器的MODBUS寄存器符合MODBUS标准通讯协议，分为位寄存器和字寄存器两类。

　　位寄存器：MODBUS_BIT(布尔型)。

　　字寄存器：包含MODBUS_REG(16位整型)、MODBUS_LONG(32位整型)、MODBUS_IEEE(32位浮点型)、MODBUS_STRING(8位字节型)。

　　控制器中MODBUS字寄存器占用同一片系统变量空间，其中一个LONG占用两个REG地址，一个IEEE也占用两个REG地址，使用时要注意错开字寄存器编号地址。

　　所以要注意MODBUS_REG、MODBUS_LONG、MODBUS_IEEE地址在用户应用程序中不能重叠。

　　控制器的MODBUS存储空间安排如下：

　　2.MODBUS读写相关指令

　　3.MODBUS读/写语法格式相同，如下所示:

　　MODBUSM_REGGET (startreg, num, local_reg)

        　　startreg：对端的寄存器起始编号，从0开始

        　　num：寄存器个数

        　　local_reg：从本地系统MODBUS寄存器中取值，起始编号

　　MODBUSM_REGSET (startreg, num, local_reg)

        　　startreg：对端的寄存器起始编号，从0开始

        　　num：寄存器个数

        　　local_reg：从本地系统MODBUS寄存器中取值，起始编号

　　使用示例：

　　MODBUSM_REGGET(0,10,100)      '把对端位寄存器0~9复制到通讯本地的寄存器100~109

　　MODBUSM_REGSET(0,10,100)     '把本地位寄存器100~109设置到通讯对端的寄存器0~9

　　4.建立MODBUS通讯

　　(1)串口

　　MODBUSM_DES (address[,port],[timer],[resendset])

　　ADDRESS1 = MODBUSM_DES([port])

        　　address：对端的modbus协议站号

        　　port：当前modbus主通讯的port号

        　　timer：消息超时时间设置，缺省1000ms。

        　　resendset：超时消息重发设置，0-不重发，1-SEND指令重发，2-SEND与MODBUSM指令都重发。

　　(2)网口

　　MODBUSM_DES2 (id,port,"desipaddress",[timer],[resendset])

        　　id：对方控制器的MODBUS从端ID，缺省1

        　　port：支持两种模式，?*PORT确认通道号及模式

                　　ETH时，作为MODBUS_TCP主端通道

                　　CONNECT时，做为控制器互联通道

        　　desipaddress：字符串， 对方控制器的IP地址

        　　timer：消息超时时间设置，缺省1000ms

        　　resendset：超时消息重发设置，0-不重发，1-SEND指令超时重发，2-SEND与MODBUSM指令都超时重发。

　　 05  串口通讯例程

　　控制器RS485做主站与从站的通讯。

　　工程项目下包含三个文件：

　　ModbusRead.bas ：建立通讯连接，主站读取从站数据。在线命令RUN开启任务，开启前先停止写入任务，开启语法：RUN "ModbusRead", 1。

　　ModbusSet.bas ：建立通讯连接，主站数据复制到从站。在线命令RUN开启任务，开启前先停止读取任务，开启语法：RUN "ModbusSet", 2。

　　ModbusIni.bas ：参数初始化，设置RS485的主从端，从站节点个数等信息。设为上电自动运行任务。

　　例程设置了一个从站，支持设置多个从站，从站数量修改slaveCount参数。

　　为了方便观察数据，主站和从站均使用的控制器，将两个控制器通过RS485连接。

　　注意主站控制器的RS485需要处于ModbusMaster模式，如下图。从站控制器的RS485需要处于ModbusSlave模式。

　　ModbusIni.bas文件程序

　　'************************变量定义*********************

　　Global slaveCount

　　slaveCount = 1         '从站的数量

　　'因为从站地址ADDRESS不能为0, 0为广播地址，所以后面的slaveID是从1开始, 所以数组大小+1

　　Global slaveID(slaveCount+1)

　　For i = 1 to slaveCount                 '索引从1开始

　        slaveID(i)=i                             '从站ID从1开始, 一般由拨码或者从站设置软件设置

　　Next

　　Global keepReading, modbusErrorStatus, writeSlaveID

　　writeSlaveID = 1         '用户可通过PC程序选择要写入哪个从站数据

　　keepReading = 1         '持续读取的判断标志变量, 用户不需要修改，用做while循环条件

　　modbusErrorStatus = 0         '判断是否通信正常的标志变量

　　'************************串口参数设置*********************

　　'SETCOM (baudrate,databits,stopbits,parity,port [,mode] [,variable] [,timeout])

　　'参数依此为：波特率，数据位，停止位，校验位，串口端口号(默认232端口号0，485端口号为1)

　　'后三个缺省参数：MODBUS模式(14代表控制器做主站，默认4为从站)，MODBUS寄存器设置(2为缺省, MODBUS寄存器独立, 不和VR或TABLE映射)，通信超时阈值

　　SETCOM(38400,8,1,0,1,14,2,1000)

　　ModbusRead.bas文件程序

　　'互斥操作，防止读写同时操作，多个modbus指令同时运行, 会造成通信出错

　　' STOP "modbusSet.bas"

　　 '用做modbus通信的成功标志变量

　　modbusErrorStatus = 0 '通讯正常值为 0，通讯异常值为 1

　　while keepReading

    　　For i = 1 to slaveCount

        　　MODBUSM_DES(slaveID(i),1)          '和从站1通讯

        　　'MODBUSM_REGGET (0, 8, 10),从站1寄存器0-7的数据复制到主站10-17

        　　MODBUSM_REGGET(0,8,slaveID(i)*10)         '获取对端寄存器值

        　　WAIT UNTIL MODBUSM_STATE <> 1         '等待消息结束

        　　IF MODBUSM_STATE=0 THEN

        　　    ?slaveID(i), "号节点通讯正常"

        　　Else

            　　?slaveID(i), "号节点通讯出错!!!"

            　　modbusErrorStatus = 1

            　　 '可以在此处加入用户的错误处理程序

        　　Endif

        　　Delay(100) '两个节点之间的通信延时

    　　Next

　　Wend

　　ModbusSet.bas文件程序

　 　'互斥操作，防止读写同时操作

　　keepReading = 0

　　STOP "ModbusRead.bas"

　　modbusErrorStatus = 0

　　'如果取消对从站ID的判断(If), 则需要提前写好所有从站对应的主站寄存器数据

　　FOR i = 1 To slaveCount

    　　IF slaveID(i) = writeSlaveID THEN '遍历从站节点,writeSlaveID参数选择将主站数据写到哪个从站节点

        　　MODBUSM_DES(slaveID(i),controllerPort) '建立主从站连接

        　　     'MODBUSM_REGSET(10, 2, 110)，主站寄存器110-111的数据传递给从站1的10-11

        　　    MODBUSM_REGSET(10,2,100 + slaveID(i)*10)

        　　WAIT UNTIL MODBUSM_STATE <> 1 '等待消息结束

        　　IF MODBUSM_STATE=0 THEN

        　    　?slaveID(i), "号节点通讯正常"

        　　ELSE

            　　modbusErrorStatus = 1

            　　?slaveID(i), "号节点通讯出错!!!"

            　　 '可以在此处加入用户的错误处理程序

        　　ENDIF

        　　DELAY(100) '两个节点之间的通信延时

    　　ENDIF

　　NEXT

　 　'*****重新恢复循环读取任务，是否需要取决于应用*****

　　DELAY(3000)

　　'RUN "ModbusRead.bas"

　　运行效果

　　1.MODBUSM_REGGET读取：读取从站MODBUSM_REG寄存器0-7共8个数据到主站的 MODBUSM_REG寄存器10-17。

　　从站数据：

　　主站初始数据均为0，读取完成主站数据：读取了从站的8个数据。

　　2.MODBUSM_REGSET写入：将主站MODBUSM_REG寄存器110-111共2个数据写入从站的 MODBUSM_REG寄存器10-11。

　　主站数据：

　　读取完成从站的数据如下：读取了主站的2个数据。

　　 06　 网口通讯例程

　　采用两个控制器通过交换机网口互联。

　　主端控制器IP：192.168.0.11

　　从端控制器IP：192.168.0.36

　　分别使用ZDevelop软件连接这两个控制器，接线参考如下，采用ETH网口通道5，下载程序后查看运行效果。

　　主端程序

　　MODBUS_REG(0)=0

　　MODBUSM_des2($1 , 5, "192.168.0.36") '主端与从端建立连接，控制器IP不能相同

　　WHILE 1

        　　FOR i =0 TO 10

            　　MODBUS_REG(0) = i

            　　MODBUSM_REGSET(0,1,0) '主端数据写入从端

            　　MODBUS_REG(0) = 99

            　　MODBUSM_REGGET(0,1,0) '主端从从端读取数据

            　　IF MODBUS_REG(0) <> i THEN '判断MODBUSM_REGGET(0,1,0)是否读取成功

            　　PRINT "modbus_reg(0)=" MODBUS_REG(0), "modbusm_state=" MODBUSM_STATE

            　　ENDIF

        　　NEXT

　　WEND

　　END

　　从端程序

　　ADDRESS= 1      '从端站号

　　MODBUS_REG(0)= 0

　　WHILE 1

    　　IF MODBUS_REG(0) <> 0 THEN

    　　    PRINT MODBUS_REG(0)

    　　ENDIF

　　WEND

　　END

　　运行效果：

　　主端先将数据传给从端，修改主站数据后，再从从端获取数据，获取数据成功，IF条件不满足，打印不执行。

　　从端接受来自主端的数据，改变了MODBUS_REG(0)的值，并循环打印。

　　 07　 网口互联例程

　　采用两个控制器通过交换机网口互联。

　　主端控制器IP：192.168.0.11

　　从端控制器IP：192.168.0.36

　　分别使用ZDevelop软件连接这两个控制器，采用CONNECT互联通道20，必须两个控制器都包含CONNECT通道才可以正常通讯，下载程序后查看运行效果。

　　主端程序

　　MODBUS_REG(0)=0

　　MODBUSM_des2($1 , 20, "192.168.0.36") '主端与从端建立连接，控制器IP不能相同

　　WHILE 1

        　　FOR i =0 TO 10

            　　MODBUS_REG(0) = i

            　　MODBUSM_REGSET(0,1,0) '主端数据写入从端

            　　MODBUS_REG(0) = 99

            　　MODBUSM_REGGET(0,1,0) '主端从从端读取数据

            　　IF MODBUS_REG(0) <> i THEN '判断MODBUSM_REGGET(0,1,0)是否读取成功

            　　PRINT "modbus_reg(0)=" MODBUS_REG(0), "modbusm_state=" MODBUSM_STATE

            　　ENDIF

        　　NEXT

　　WEND

　　END

　　从端程序

　　ADDRESS= 1     '从端站号

　　MODBUS_REG(0)= 0

　　WHILE 1

    　　IF MODBUS_REG(0) <> 0 THEN

    　    　PRINT MODBUS_REG(0)

    　　ENDIF

　　WEND

　　END

　　运行效果：

　　与网口通讯例程相同，主端先将数据传给从端，修改主站数据后，再从从端获取数据，获取数据成功，IF条件不满足，打印不执行。

　　从端接受来自主端的数据，改变了MODBUS_REG(0)的值，并循环打印。

　　正运动技术运动控制器MODBUS通讯就讲到这里，更多学习视频及图文详解请关注我们的公众号“ 正运动小助手”。

　　本文由正运动技术原创，欢迎大家转载，共同学习，一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有，如有转载请注明文章来源。