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工业中如何使用plc

发布时间:2022-12-16 12:41:27

㈠ 什么是plc,plc主要用于做什么

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器。

作用:将控制指令随时载入内存进行储存与执行。

可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。现在工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当或接近于一台紧凑型电脑的主机,其在扩展性和可靠性方面的优势使其被广泛应用于目前的各类工业控制领域。

不管是在计算机直接控制系统还是集中分散式控制系统DCS,或者现场总线控制系统FCS中,总是有各类PLC控制器的大量使用。

(1)工业中如何使用plc扩展阅读:

工作原理

当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

输入采样

在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。

㈡ 工业电气化中PLC技术的应用分析论文

工业电气化中PLC技术的应用分析论文

随着科技技术的普遍应用,我国在工业电气化设计和研究领域也取得了明显的成效。在实践中,技术人员应用了不同的技术手段。其中比较常见的就是PLC技术,这是一种可编程控制系统,可以有效的解决诸多工业电气化中的问题。不仅可以提升工业电气化运行的稳定性和准确性,还能够有效的节省大量的人力、物力和财力资源,促进工业电气自动化的可持续发展。本文中,笔者主要对工业电气化中的PLC技术的应用情况进行深入分析,仅供参考。

电气自动化是一种对技术和专业要求都比较强的行业,在实际运行的过程中,要不断应用先进的工业技术手段和设备类型。另外,对于操作人员所提出的要求也相对较高,不仅要具有突出的专业知识,还需要有较强的动手操作能力。可见,这一行业的广度和深度比较高。将PLC技术应用到工业电气化操作中,主要是将计算机的软件和实际的电气工程专业相结合,这种结合可以创造更多的价值,在电气化工程发展的过程中起到重要的作用。

一、工业电气自动化

所谓的工业电气自动化就是在具体的工程设计中,将电子计算机网络以及通讯技术融为一体,在工业领域实现技术和操作的自动化。现如今,科技在不断发展,网络技术和通讯技术等都得到了迅猛发展。工业电气化的数字化和自动化水平也有所提升,在社会发展的过程中逐渐朝着智能化的方向进步。所以说,工业自动化要以较强的技术结构作为支撑,实现工业发展的广泛性、创新性。

二、可编程控制器(PLC)概述

PLC技术能够得以运行,主要是工作人员将原有的控制继电器和计算机技术相结合,并且依托网络通信技术而形成的一种相对比较便利的控制技术。这种控制技术通常情况下会在企业的控制管理工作中得以应用。具体来说就是信息和科技发展的'必然产物,对现如今的社会发展起到一定的推动作用。

1、定义

PLC,可编程控制器,是一种集合数字运算和系统操作的一种电子系统,主要是为了实现工业环境的优化所应用的一种技术类型。主要是采用可编程的存储器以及相关的逻辑计算和控制设备来进行工作。主要以口令的方式来实现数字的输出和输入。通过这种形式可以对各种机械设备和生产过程来进行控制,而且,有关可编程控制器还会涉及到一些国外的基本设备类型,所以说应该将其和工业系统进行配合使用,形成整体性。另外,需要根据科学的设计原则来进行具体的编程工作。

2、工作原理

要想对可编程控制器的工作原理进行详细了解,需要相关的工作人员从输入、执行程序以及输出刷新等三个方面来进行具体的分析和阐述:

第一,采样的输入阶段。PLC技术的应用的数据采集方式是扫描,在读取之后将具体的数据信息存储到相应的存储单元当中。在采用内容输入之后,将得到的数据进行具体的传输。建立新的程序和系统。在这一环节中,即使存在着数据输入错误的现象也不会影响到数据存储工作。所以说,要对相关的数据进行修改,需要到数据的存储设备中进行。另外,数据的输入需要采用科学合理的脉冲信号,实现信号扫描具有一定的周期性。

第二,执行程序阶段。在这一阶段中,PLC技术在执行的过程中所应用的程序是以从上到下的顺序为主。无论是在编程路径还是在具体的步骤方面都是一成不变的。具体来说,扫描的路径主要包括用户的程序以及触点有序的组织类型。扫描程序之后会得到科学明确的运算结果,根据具体的结果来将逻辑线圈放置到具体的区域状态上,然后对具体的步骤进行刷新,最终对执行程序做好处理指令。

第三,输出刷新系统阶段。在这一阶段中,主要是对完成执行的程序进行刷新,这时,系统会根据读取的信息形成科学的程序。通过某个阶段的数据信息来完成具体的操作,使得外部设备进行驱动,进而完成各项任务。

3、PLC的特征

采用这种技术主要是对传统的编程技术进行高效的改进,实现一种飞跃式的发展。而且还会体现出具体的优势和特点,其中包括以下几点内容:

第一,可靠性和抗干扰性。PLC具有较好的自我调节和自我诊断的能力,可以有效的适应外界环境的变化,而且不容易受到其他因素的限制。对于一些问题,可以进行自行保护和修复,另外,做好故障的检修工作还是提升系统可靠性和运行科学性的重要因素。

第二,强大的通用性、可变的控制程序,方便使用。可编程控制器设有功能齐全的软硬件设备和功能,能够实现各种控制功能,用户无需根据自己的个性化需求进行系统的改装设计就能满足其需要。并且程序的设计能够进行变换、使用户使用起来十分的简洁方便。

第三,功能强大、应用广泛。可编程控制技术具有强大的功能,不仅能够进行运算、计算、进行控制而且还能够进行智能化的自我检测自我诊断、人机交互功能。它不仅能够用于单个的机器控制、单条生产线的控制还可以进行整个生产过程甚至整个工厂的控制,可谓是应用领域和范围广泛。

第四,编程简单、理解掌握容易。现在可编写控制器主要采用的编程方法是梯形图,这种图形线路清晰明了。技术人员和工人经过简单的上岗培训就能够理解并且熟练的应用这一技术,进行程序的改编或控制技术的操作。

第五,体积小、功率低、质量轻。可编程控制器有占用空间小、功率和能耗低、质量轻方便挪动、易于安装使用等优点。

三、可编程控制器PLC在工业企业的应用

随着可编程技术的不断改进以及其可靠性高、应用领域广、操作简便、通用性强,价格不断降低和现在工业技术的需求不断增加,PLC技术现在在工业企业中已被广泛采用,在工业电气自动化过程中发挥着不可替代的作用。

1、可编程控制器PLC应用范围很广,诸如运用到水处理、输送煤炭、煤渣的清理、灰尘的去除等方面。在这些过程中离不开各种运行程序的控制、开关功能的控制,这些控制正是PLC技术的需求领域。采用可编程控制器,不仅能够控制某一运行步骤而且还能对整个火电系统进行整体的控制。例如PLC技术应用的火电系统的灰尘清除阶段,在这一阶段主要进行的控制有:吹风机的风度吹风时间长度,气化风机的方向启用和关闭时间,仓泵、加热器、各种阀门和卸灰装备的开关控制,收灰机的强度和收灰管道的压力的控制。PLC技术在除尘、除渣系统的应用给工作人员带来了极大的方便大大的减轻了劳动力,工作人员无需像原来那样亲临现场只需要在办公室里通过一台电脑就能观测到各个部分的工作状态,然后通过互联在一起的可编程控制器控制各个部分使其保持在需要的工作状态。

2、PLC在传统的机床改造方面的应用,极大地改善了传统的由继电器控制的传统机床的功能。传统的机床系统能耗大、效率低下、故障多、维护困难等缺陷。可编程控制技术在传统机床的改造中的应用能够进行有效地控制,实现了能耗低、效率高、功能和可靠性稳定等诸多优势。

四、总结

可编程控制器的智能化和通用性使得该技术未来的发展前景广阔,并且能使我们的高危作业极大的减少人员的参与。可编程控制技术不仅能够降低该类行业的风险而且能够极大地提高其效率和经济效益。相信该技术会有一个光明的未来。

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㈢ 什么是PLC,PLC主要应用在哪些方面应用中应该注意哪些问题(1)

PLC的应用领域 目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类:1.开关量逻辑控制.取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2.工业过程控制 在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 3.运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4.数据处理 PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 5.通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展,现在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。 PLC的应用特点 1.可靠性高,抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统将极高的可靠性。 2.配套齐全,功能完善,适用性强 PLC发展到今天,已经形成了各种规模的系列化产品,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 3.易学易用,深受工程技术人员欢迎 PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 4.系统的设计,工作量小,维护方便,容易改造

㈣ 列举plc在工农业生产中的应用

答:一、plc在工农业生产中的应用

在工业控制领域,只要是需要用到逻辑控制的设备上,都可以用PLC来实现。比如冶金,塑料,木工,水处理,化工,石油,建材,电力,家电等等,几乎所有领域,只要有自动化设备的场合,都会用到PLC,而且一些民用领域,比如安防,交通,智能家居等也会用到PLC。

二、PLC 硬件构成

1、电源组件

电源组件用于提供PLC运行所需的电源,可将外部电源转换为供PLC内部与案件适用的电源。

2、微处理器CPU及存储器组件

微处理器CPU是PLC的核心器件,CPU因生产厂商各有不同,有采用市场销售的标准芯片,也有采用可编程序控制器专用芯片。

3、输入及输出组件

输入和输出组件是PLC与工业生产现场交换数据的界面,与普通计算机不同,PLC的工作环境比较差,需要较强抗干扰能力,输入和输出组件既是为此设计。

㈤ PLC的应用在哪些方面

PLC的应用领域

目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。

3.1 开关量的逻辑控制

PLC取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、订书机械、印刷机、磨床、组合机床、包装生产线、电镀流水线等。

3.2 运动控制

PLC可以用于直线运动或者圆周运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或者伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都具有运动控制功能,广泛用于各种机械、机器人、机床、电梯等场合。

3.3 模拟量控制

在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模
拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)
之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。

3.4 数据处理

现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、逻辑运算、函数运算)、数据转换、数据传送、排
序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存
储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,
或将它们打印制表。数据处理一般用于大型工业控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可以用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

3.5 过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

3.6 数据处理

现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排
序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存
储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,
或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可
用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

3.7 通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自
动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有串口通信接口,通信非常方便。如果需要远程控制,可以利用终端服务器进行远程控制。

㈥ PLC是怎样进行工作的

PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。

然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。


起源:

美国汽车工业生产技术要求的发展促进了PLC的产生,20世纪60年代,美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时,发现继电器、接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差,于是提出了着名的“通用十条”招标指标。

1969年,美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器(PDP-14),在通用汽车公司的生产线上试用后,效果显着;1971年,日本研制出第一台可编程控制器(DCS-8);1973年,德国研制出第一台可编程控制器;1974年,我国开始研制可编程控制器:1977年,我国在工业应用领域推广PLC。

最初的目的是替代机械开关装置(继电模块)。然而,自从1968年以来,PLC的功能逐渐代替了继电器控制板,现代PLC具有更多的功能。其用途从单一过程控制延伸到整个制造系统的控制和监测。

㈦ plc是怎么和工业机器人通讯连接的

一、PLC与机器人系统构成

工业机器人与PLC之间的通讯传输有“I/O”连接和通讯线连接两种,下面以最常用的机器人与PLC之间使用“I/O”连接的方式介绍其控制方法。

下图PLC采用西门子品牌,S7-300作为上位机,S7-200与机床通过I/O信号相连;S7-300与S7-200使用Profibus总线相连;S7-300与工业机器人使用I/O信号相连;工业机器人主体和控制器之间使用自带通讯电缆(直接接插)连接。

(7)工业中如何使用plc扩展阅读:

在用户程序执行阶段,PLC控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路。

并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图。

其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

㈧ 写出plc在在工业自动化领域中的作用

PLC在工业自动化领域中的作用主要有五方面: 一、可以实现逻辑控制。这是plc最基本,最广泛的应用领域,它采用“与”“或”“非”等逻辑运算功能,实现逻辑控制,定时控制和顺序逻辑控制,它即可以用于单台设备的控制,也可用于自动化生产线。 二、运动控制。PLC使用专用的运动控制模块,运用专用指令对直线运动,或圆周运动的位置,速度和加速度进行控制,实现单轴、双轴以及多轴位置控制,并使运动控制和顺序控制功能有机结合,如装配机械、机器人金属切削机床的。 三,闭环过程控制。闭环过程控制是指对温度,压力,流量等连续变化的模拟量实现的闭环控制。plc通过模拟量I/o模块。应用数据处理和运算功能,实现模拟量与数字量的D/A转换和A/D转换,并实现被控模拟量的闭环PID控制,它广泛地应用在加热炉、挤压成型机,锅炉等设备中。 四、数据处理。大型PLC除具有数学运算功能外,还具有数据的传送、转换,排序,查表等功能,以完成数据的采集,分析和处理,实现数据的比较、通讯、保存、打印等。 五、通信联网。PLC的通信包括主机与远程I/o之间的通信,PLC与PLC之间的通信,PLC与其他智能设备之间的通信。PLC与其他智能设备一起可以构成“集中管理,分散控制”的分布式控制系统。

㈨ PLC在机械行业中有多重要主要有哪些应用

现在工业上使用可编程逻辑控制器(PLC)已经相当接近于一台轻巧型电脑所构成,甚至已经出现整合个人电脑(采用嵌入式操作系统)与PLC架构的PC-BASE控制器,能透过数位或类比输入/输出模组控制机器设备、制造处理流程、及其它控制模组的电子系统。PLC可接收(输入)及发送(输出)多种型态的电气或电子讯号,并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。
由于具有使用容易,节省配线人力,设计弹性等优点,PLC已广泛的应用于各种控制系统中,在工厂自动化、监视控制中担任核心控制任务。
所有的机械设备、仪器都可以使用PLC来监测、控制、数据汇总。
它有多重要?现在所有的工厂自动化系统基本上都由DCS和PLC构成,它是现代工业自动化的基础。

㈩ 工业电脑是如何与plc构成联系的,我指的是内部的联系,不是连通信线

工业电脑如果构成与PLC构成联系,如下
现在工业电脑和PLC都采用MOUABS通信 通过232物理接口实现,可以通过以太网。
Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的,是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。
ModBus网络是一个工业通信系统,由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。
ModBus网络只有一个主机,所有通信都由他发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器,但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。采用这个系统,各PC可以和中心主机交换信息而不影响各PC执行本身的控制任务。
特点
编辑
Modbus具有以下几个特点:
(1)标准、开放,用户可以免费、放心地使用Modbus协议,不需要交纳许可证费,也不会侵犯知识产权。目前,支持Modbus的厂家超过400家,支持Modbus的产品超过600种。
(2)Modbus可以支持多种电气接口,如RS-232、RS-485等,还可以在各种介质上传送,如双绞线、光纤、无线等。
(3)Modbus的帧格式简单、紧凑,通俗易懂。用户使用容易,厂商开发简单。

Modbus网络传输
标准的Modbus口是使用RS-232-C兼容串行接口,它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由Modem组网。
控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备:主机和可编程仪表。典型的从设备:可编程控制器。
主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信,从设备返回一消息作为回应,如果是以广播方式查询的,则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。
从设备回应消息也由Modbus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。

其它类型传输
在其它网络上,控制器使用对等技术通信,故任何控制器都能初始化和其它控制器的通信。这样在单独的通信过程中,控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可允许同时发生的传输进程。
在消息位,Modbus协议仍提供了主—从原则,尽管网络通信方法是“对等”。如果一控制器发送一消息,它只是作为主设备,并期望从从设备得到回应。同样,当控制器接收到一消息,它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。

查询回应周期
(1)查询
查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息:从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。
(2)回应
如果从设备产生一正常的回应,在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据:像寄存器值或状态。如果有错误发生,功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的,同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。
传输方式
编辑
在ModBus系统中有2种传输模式可选择。这2种传输模式与从机PC通信的能力是同等的。选择时应视所用ModBus主机而定,每个ModBus系统只能使用一种模式,不允许2种模式混用。一种模式是ASCII(美国信息交换码),另一种模式是RTU(远程终端设备)。
用户选择想要的模式,包括串口通信参数(波特率、校验方式等),在配置每个控制器的时候,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。所选的ASCII或RTU方式仅适用于标准的Modbus网络,它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位,以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。在其它网络上(像MAP和Modbus Plus)Modbus消息被转成与串行传输无关的帧。

传输模式特性
ASCII可打印字符便于故障检测,而且对于用高级语言(如Fortran)编程的主计算机及主PC很适宜。RTU则适用于机器语言编程的计算机和PC主机。
用RTU模式传输的数据是8位二进制字符。如欲转换为ASCII模式,则每个RTU字符首先应分为高位和低位两部分,这两部分各含4位,然后转换成十六进制等量值。用以构成报文的ASCII字符都是十六进制字符。ASCII模式使用的字符虽是RTU模式的两倍,但ASCII数据的译码和处理更为容易一些,此外,用RTU模式时报文字符必须以连续数据流的形式传送,用ASCII模式,字符之间可产生长达1s的间隔,以适应速度较慢的机器。
控制器能设置为两种传输模式(ASCII或RTU)中的任何一种在标准的Modbus网络通信。

ASCII模式
当控制器设为在Modbus网络上以ASCII(美国标准信息交换代码)模式通信,一个信息中的每8位字节作为2个ASCII字符传输,如数值63H用ASCII方式时,需发送两个字节,即ASCII“6"(0110110)和ASCII”3“(0110011),ASCII字符占用的位数有7位和8位,国际通用7位为多。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。
代码系统
· 十六进制,ASCII字符0...9,A...F
· 消息中的每个ASCII字符都是一个十六进制字符组成
每个字节的位
· 1个起始位
· 7个数据位,最小的有效位先发送
· 1个奇偶校验位,无校验则无
1个停止位(有校验时),2个Bit(无校验时)
错误检测域
· LRC(纵向冗长检测)

RTU模式
当控制器设为在Modbus网络上以RTU模式通信,在消息中的每个8Bit字节按照原值传送,不做处理,如63H,RTU将直接发送01100011。这种方式的主要优点是:数据帧传送之间没有间隔,相同波特率下传输数据的密度要比ASCII高,传输速度更快[1] 。
代码系统
8位二进制,十六进制数0...9,A...F
消息中的每个8位域都是一或两个十六进制字符组成
每个字节的位
1个起始位
8个数据位,最小的有效位先发送
1个奇偶校验位,无校验则无
1个停止位(有校验时),2个Bit(无校验时)

数据校验方式
编辑

CRC
CRC域是两个字节,包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC,并与接收到的CRC域中的值比较,如果两值不同,则有误。
CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器,然后调用一过程将消息中连续的8位字节和当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效,起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。
CRC产生过程中,每个8位字符都单独和寄存器内容相异或(XOR),结果向最低有效位方向移动,最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测,如果LSB为1,寄存器单独和预置的值或一下,如果LSB为0,则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位(第8位)完成后,下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相异或(XOR)。最终寄存器中的值,是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。
CRC添加到消息中时,低字节先加入,然后高字节。
CRC-16错误校验程序如下:报文(此处只涉及数据位,不指起始位、停止位和任选的奇偶校验位)被看作是一个连续的二进制,其最高有效位(MSB)首选发送。报文先与X↑16相乘(左移16位),然后看X↑16+X↑15+X↑2+1除,X↑16+X↑15+X↑2+1可以表示为二进制数11000,0000,0000,0101。整数商位忽略不记,16位余数加入该报文(MSB先发送),成为2个CRC校验字节。余数中的1全部初始化,以免所有的零成为一条报文被接收。经上述处理而含有CRC字节的报文,若无错误,到接收设备后再被同一多项式(X↑16+X↑15+X↑2+1)除,会得到一个零余数(接收设备核验这个CRC字节,并将其与被传送的CRC比较)。全部运算以2为模(无进位)。
习惯于成串发送数据的设备会首选送出字符的最右位(LSB-最低有效位)。而在生成CRC情况下,发送首位应是被除数的最高有效位MSB。由于在运算中不用进位,为便于操作起见,计算CRC时设MSB在最右位。生成多项式的位序也必须反过来,以保持一致。多项式的MSB略去不记,因其只对商有影响而不影响余数。
生成CRC-16校验字节的步骤如下:
①装如一个16位寄存器,所有数位均为1。
②该16位寄存器的高位字节与开始8位字节进行“异或”运算。运算结果放入这个16位寄存器。
③把这个16寄存器向右移一位。
④若向右(标记位)移出的数位是1,则生成多项式10,1000,000,0000,001和这个寄存器进行“异或”运算;若向右移出的数位是0,则返回③。
⑤重复③和④,直至移出8位。
⑥另外8位与该十六位寄存器进行“异或”运算。
⑦重复③~⑥,直至该报文所有字节均与16位寄存器进行“异或”运算,并移位8次。
⑧这个16位寄存器的内容即2字节CRC错误校验,被加到报文的最高有效位。
另外,在某些非ModBus通信协议中也经常使用CRC16作为校验手段,而且产生了一些CRC16的变种,他们是使用CRC16多项式X↑16+X↑15+X↑2+1,单首次装入的16位寄存器为0000;使用CRC16的反序X↑16+X↑14+X↑1+1,首次装入寄存器值为0000或FFFFH。
CRC简单函数如下:

1
2
3
4
5
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unsignedchar*puchMsg;/*要进行CRC校验的消息*/

unsignedshortusDataLen;/*消息中字节数*/

unsignedshortCRC16(puchMsg,usDataLen)

{

unsignedcharuchCRCHi=0xFF;/*高CRC字节初始化*/

unsignedcharuchCRCLo=0xFF;/*低CRC字节初始化*/

unsigneIndex;/*CRC循环中的索引*/

while(usDataLen--)/*传输消息缓冲区*/

{

uIndex=uchCRCHi^*puchMsg++;/*计算CRC*/

uchCRCHi=uchCRCLo^auchCRCHi[uIndex];

uchCRCLo=auchCRCLo[uIndex];

}

return((uchCRCHi<<8)|uchCRCLo);

}

/*CRC高位字节值表*/

staticunsignedcharauchCRCHi[]={
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,
0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,
0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,
0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,
0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40
};

//CRC低位字节值表

staticcharauchCRCLo[]={
0x00,0xC0,0xC1,0x01,0xC3,0x03,0x02,0xC2,0xC6,0x06,
0x07,0xC7,0x05,0xC5,0xC4,0x04,0xCC,0x0C,0x0D,0xCD,
0x0F,0xCF,0xCE,0x0E,0x0A,0xCA,0xCB,0x0B,0xC9,0x09,
0x08,0xC8,0xD8,0x18,0x19,0xD9,0x1B,0xDB,0xDA,0x1A,
0x1E,0xDE,0xDF,0x1F,0xDD,0x1D,0x1C,0xDC,0x14,0xD4,
0xD5,0x15,0xD7,0x17,0x16,0xD6,0xD2,0x12,0x13,0xD3,
0x11,0xD1,0xD0,0x10,0xF0,0x30,0x31,0xF1,0x33,0xF3,
0xF2,0x32,0x36,0xF6,0xF7,0x37,0xF5,0x35,0x34,0xF4,
0x3C,0xFC,0xFD,0x3D,0xFF,0x3F,0x3E,0xFE,0xFA,0x3A,
0x3B,0xFB,0x39,0xF9,0xF8,0x38,0x28,0xE8,0xE9,0x29,
0xEB,0x2B,0x2A,0xEA,0xEE,0x2E,0x2F,0xEF,0x2D,0xED,
0xEC,0x2C,0xE4,0x24,0x25,0xE5,0x27,0xE7,0xE6,0x26,
0x22,0xE2,0xE3,0x23,0xE1,0x21,0x20,0xE0,0xA0,0x60,
0x61,0xA1,0x63,0xA3,0xA2,0x62,0x66,0xA6,0xA7,0x67,
0xA5,0x65,0x64,0xA4,0x6C,0xAC,0xAD,0x6D,0xAF,0x6F,
0x6E,0xAE,0xAA,0x6A,0x6B,0xAB,0x69,0xA9,0xA8,0x68,
0x78,0xB8,0xB9,0x79,0xBB,0x7B,0x7A,0xBA,0xBE,0x7E,
0x7F,0xBF,0x7D,0xBD,0xBC,0x7C,0xB4,0x74,0x75,0xB5,
0x77,0xB7,0xB6,0x76,0x72,0xB2,0xB3,0x73,0xB1,0x71,
0x70,0xB0,0x50,0x90,0x91,0x51,0x93,0x53,0x52,0x92,
0x96,0x56,0x57,0x97,0x55,0x95,0x94,0x54,0x9C,0x5C,
0x5D,0x9D,0x5F,0x9F,0x9E,0x5E,0x5A,0x9A,0x9B,0x5B,
0x99,0x59,0x58,0x98,0x88,0x48,0x49,0x89,0x4B,0x8B,
0x8A,0x4A,0x4E,0x8E,0x8F,0x4F,0x8D,0x4D,0x4C,0x8C,
0x44,0x84,0x85,0x45,0x87,0x47,0x46,0x86,0x82,0x42,
0x43,0x83,0x41,0x81,0x80,0x40
};

LRC
LRC错误校验用于ASCII模式。这个错误校验是一个8位二进制数,可作为2个ASCII十六进制字节传送。把十六进制字符转换成二进制,加上无循环进位的二进制字符和二进制补码结果生成LRC错误校验(参见图)。这个LRC在接收设备进行核验,并与被传送的LRC进行比较,冒号(:)、回车符号(CR)、换行字符(LF)和置入的其他任何非ASCII十六进制字符在运算时忽略不计。

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