ModbusRTU可能成为PLC与绝对值编码器的通用接口？-专业自动化论坛-中国工控网论坛

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发表于：2018-07-31 22:39:05

楼主

Modbus RTU能成为PLC与绝对值编码器连接的标准通用接口吗?

在目前PLC和编码器的连接界面方案中，绝大部分是PLC上的高速计数器与增量脉冲编码器的连接，接收增量编码器的脉冲信号。这样大众流行的原因，一方面是增量编码器相对低的价格，另一个方面是增量脉冲信号接收端所需的高速计数器，似乎已成为各种控制设备的标准配置，编码器使用者几乎不需要再考虑高速计数器的成本。

但是随着编码器分辨率越来越高，因效率要求提高转速也在加快，用户还是会发现，原来搭载的“高速计数器”的响应因编码器脉冲频率高了已经不够“高速”了，需要另外配置昂贵的更加高速的PLC计数器模块。而当现场需要连接更多增量编码器时，原有只能连接2个编码器的控制器计数器接口又不够用了，也需要另外购买价格不菲的PLC高速计数器模块。另外，控制系统外围电气设备越来越多，又增加了脉冲信号各种被干扰的可能性，各种干扰乘虚而入，使得增量脉冲信号、信号传输电缆、高速计数器的抗干扰问题成了现场技术人员最头痛敏感，又突出的要多花出很多时间去解决的问题。那些大品牌PLC的技术服务人员也在反反复复强调现场EMC与接地，要做好脉冲信号抗干扰的重要性，可见干扰之头痛。很多的现场调试时间与差旅成本在这里也大大增加了。使用增量编码器的配置成本与现场成本已大大提升。

增量编码器还有一个大问题，因停电或干扰的位置丢失，另需要搭配一个原点开关，每次开机找零位。

现在自动化行业谁都知道了：绝对值编码器能比增量编码器更加抗干扰的好处。谁都知道了：真绝对值编码器不需要开机找零的好处。

绝对值编码器的信号接口，例如SSI和profibus-DP，过去只有西门子300以上的中高端PLC才有，而目前各种PLC也已都开始有了标准配置RS485通讯接口，并已内置了modbus RTU协议，已有现成的RS485-modbus接口可以接多个总线型modbus RTU编码器，而不必另外配购“高速计数器”，配置的RS485接口是可以连接多个编码器，不再另增加成本。绝对值编码器的信号更具工业化可靠性标准，并有校验码可剔除被干扰的错误数据。用绝对值编码器的抗干扰要比用增量编码器的抗干扰好很多，现场人力服务成本更低，现场服务会轻松很多。当机械齿轮箱绝对值多圈编码器实现了国产化，并品质经过多年大量的使用验证后，国产实惠的工业等级的绝对值真多圈编码器价格已接近了千元线，甚至规模化后可望进入千元线以内，这也可能会吸引更多PLC用户的关注，或可考虑大量的应用。

在众多PLC支持的工业总线中，modbus是最广泛也是最经济的一种总线。当然，modbus RTU编码器也是绝对值编码器中成本最经济的。事实上这种PLC与绝对值编码器做位置闭环，甚至可以做双路同步控制的使用，“悄悄地”已有很多年的大量的用户应用业绩。从现场抗干扰及位置定位的实用效果看，就是一个比增量脉冲编码器的“爽”。这同样也大大节省了现场调试服务的人工成本。

也许，modbus RTU会像现在的高速计数器一样，能成为各个国家各种品牌PLC与绝对值编码器连接的标准通用接口。

(目前Modbus还是唯一能将各个品牌PLC“统一”的绝对值编码器接口。)

Modbus通信协议由Modicon公司于1979年发明的。由于其免费公开发行发展了近四十年，是目前成本最低的总线标准协议。Modbus通信协议采用的是主从通信异步模式（即Master/Slave通信模式)，其在分散控制方面应用极其广泛，从而使得Modbus协议在全球得到了广泛的应用。中国也已将modbus通讯协议制定了国标。

在中国市场,由于各家品牌PLC包括经济型PLC都已经配置有RS485通讯口，并大部分内置了modbus RTU协议，因此，在不涉及运动控制高速要求的场合下，用modbusRTU绝对值编码器做位置闭环控制很受欢迎，体现了modbus强大的生命力。

以下部分典型的已有modbus通讯口的各个品牌PLC，可以与modbus RTU绝对值编码器连接：

西门子 S7-200 smart

国产的众多PLC，例如矩形 N80等

施耐德PLC

台达PLC

欧姆龙 CP1L

松下 AFPX

AB PLC_AB1769_L32E

三菱 FX3SA

等等

下面以西门子PLC的S7-200SMART为例:

一般认为200SMART按手册只能联两个增量编码器，而且开关频率有限制，当连接两个编码器时，编码器的转速不能太快。

但是200SMART有一个RS485通讯接口，这个接口可以连接通讯总线类编码器，例如Modbus RTU编码器，而且modbus RTU编码器可以分地址1到9，原理上可以接入9个绝对值编码器，再加上原有高速计数开关输入点上可以接2个增量编码器，总共可以接11个编码器。这样可以在有些项目中体现出200SMART这种可以连接多个编码器的优势。当然，由于MODBUS RTU的总线速度较慢，对于控制实时性要求快的，还是建议选择1500连接Profinet编码器。

只是1500的价格要比200SMART贵很多。profinet编码器的价格要比modbus rtu编码器贵很多。

已有不少用户用200SMART做成功了原来要用S7-300加profibus DP编码器才能做的项目。例如起重机械的自动定位控制，2-4台变频电机同步控制。

另外Modbus RTU绝对值编码器具有现场抗干扰比增量编码器强，传输距离远的特点。

微信截图_20180731222132.jpg

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alminyin

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发表于：2018-07-31 22:41:58

1楼

又例如在农业机械自动化中有需要多个设备的前后同步与协调工作，既有液压油缸也有电机，这些设备需要同步协调的运行，才能有高效而又不会忙中出错。双液压油缸同步，液压油缸与电机怎么做同步控制问题？这就需要增加辅助编码器做各个位置比较，以此来比较位置差并做PID调整。我们选择了modbus RTU信号输出的绝对值多圈编码器，可以分地址接入同一个PLC控制器，给各个运动液压缸和电机之间做位置比较后的同步与联动协调。西门子的S7-200smart带有RS485通讯口并有modbus RTU 的标准协议预置。这种双路同步及多路联动，在饲料加工等农业自动化机械中主要是各种升降举升后的连续动作，举升平衡是用双液压油缸或者双吊点双电机的同步控制，并且有连续位置与其它运动动作联动。

TIM截图20180731222410.jpg