Modbus现场总线.ppt

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工业控制网络工业控制网络主讲教师：

张士磊第第3章章Modbus现场总线现场总线3.1Modbus概述概述3.2Modbus物理层物理层3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准3.4台达工业自动化设备台达工业自动化设备3.5Modbus系统组态系统组态3.1Modbus概述概述一、一、Modbus发展历史发展历史1.Modicon公司提出的通信规约。

公司提出的通信规约。

2.Modicon公司被施耐德电气公司收购。

公司被施耐德电气公司收购。

3.施耐德将施耐德将Modbus协议的所有权移交给协议的所有权移交给IDA，成，成立了立了Modbus-IDA组织组织。

4.Modbus-RTPS成为实时以太网成为实时以太网标准标准IEC61784-2。

5.Modbus已经成为国家标准已经成为国家标准GB/T19582-2008。

3.1Modbus概述概述二、二、Modbus特点特点1.标准、开放标准、开放用户可以免费、放心地使用用户可以免费、放心地使用Modbus协议。

协议。

2.灵活灵活支持多种物理层标准，如支持多种物理层标准，如RS-232、RS-485、以太网等、以太网等。

3.简单简单Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。

易懂。

3.1Modbus概述概述三、三、Modbus通信模型通信模型Modbus协议规范的核心是应用层标准。

协议规范的核心是应用层标准。

物理层、数据链路层可灵活选择物理层、数据链路层可灵活选择3.1Modbus概述概述四、通用四、通用Modbus帧帧Modbus协议定义了一个与基础通信层无关协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（的简单协议数据单元（PDA），特定总线或网络），特定总线或网络上的上的Modbus协议映射能够在应用数据单元协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引入一些附加字段）上引入一些附加字段。

3.1Modbus概述概述五、五、Modbus通信原理通信原理Modbus是一种简单的客户机是一种简单的客户机/服务器型应用服务器型应用协议协议。

3.1Modbus概述概述五、五、Modbus通信原理通信原理v客户机向服务器发请求，服务器分析并处理客户客户机向服务器发请求，服务器分析并处理客户机的请求后返回响应；机的请求后返回响应；v1个主站（客户机），最多个主站（客户机），最多247个从站（服务器）；个从站（服务器）；v可以采用单播模式和广播模式（可以采用单播模式和广播模式（0地址）；地址）；v产生错误，服务器返回通信异常码。

产生错误，服务器返回通信异常码。

3.2Modbus物理层物理层一、一、RS-232接口标准接口标准美国电子工业协会美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）v信号标准信号标准3.2Modbus物理层物理层2.电气特性电气特性v在在TXD和和RXD上：

上：

逻辑逻辑1（MARK）=-3V-15V逻辑逻辑0（SPACE）=+3+15Vv在在RTS、CTS、DSR、DTR和和DCD等控制线上：

等控制线上：

信号有效（接通，信号有效（接通，ON状态，正电压）状态，正电压）=+3V+15V信号无效（断开，信号无效（断开，OFF状态，负电压）状态，负电压）=-3V-15V3.2Modbus物理层物理层3.RS-232电平转换器电平转换器v为了实现采用为了实现采用+5V供电的供电的TTL和和CMOS通信接口通信接口电路能与电路能与RS-232标准接口连接。

必须进行串行口标准接口连接。

必须进行串行口的输入的输入/输出信号的电平转换。

输出信号的电平转换。

v目前常用的电平转换器有目前常用的电平转换器有MOTOROLA公司生产的公司生产的MC1488驱动器、驱动器、MC1489接收器接收器TI公司的公司的SN75188驱动器、驱动器、SN75189接收器接收器美国美国MAXIM公司生产的单一公司生产的单一+5V电源供电、多电源供电、多路路RS-232驱动器驱动器/接收器，如接收器，如MAX232A。

3.2Modbus物理层物理层二、二、RS-485接口标准接口标准1.RS-485接口特点接口特点

（1）双线差分电气信号）双线差分电气信号

（2）半双工传输模式）半双工传输模式（3）最远）最远1200米通信距离米通信距离（4）最快）最快10Mbit/s通信速率通信速率（5）最大支持）最大支持32个节点个节点3.2Modbus物理层物理层2.RS-485的优点的优点

（1）成本低）成本低

（2）网络驱动能力强）网络驱动能力强（3）通信距离远）通信距离远（4）传输速率快）传输速率快3.2Modbus物理层物理层3.RS-485收发器收发器RS-485收发器种类较多，如收发器种类较多，如MAXIM公司的公司的MAX485，TI公司的公司的SN75LBC184，高速型，高速型SN65ALS1176等。

等。

3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准Modbus串行链路层标准就是通常所说的标串行链路层标准就是通常所说的标准准Modbus协议，它是协议，它是Modbus协议在串行链路上协议在串行链路上的实现。

的实现。

Modbus串行链路层协议是一个主从协议，串行链路层协议是一个主从协议，定义了一个控制器能够识别使用的消息结构。

定义了一个控制器能够识别使用的消息结构。

Modbus串行链路层协议定义了各种数据帧串行链路层协议定义了各种数据帧格式，用以描述控制器请求访问其他设备的过程，格式，用以描述控制器请求访问其他设备的过程，如何响应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错如何响应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。

误并记录。

3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准一、一、Modbus的传输模式的传输模式1.ASCII模式模式v异步串行通信传送异步串行通信传送ASCII字符；字符；v字符间的时间间隔不能超过字符间的时间间隔不能超过1秒；秒；v帧结构帧结构3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准2.RTU模式模式v异步串行通信传送十六进制数；异步串行通信传送十六进制数；v帧间的停顿时间要超过帧间的停顿时间要超过3.5个字符时间；个字符时间；v字符间的时间间隔不能超过字符间的时间间隔不能超过1.5个字符时间；个字符时间；v帧结构帧结构3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准v地址域地址域地址范围：

地址范围：

1247，0为广播地址。

为广播地址。

v功能代码域功能代码域功能代码范围：

功能代码范围：

1255（01HFFH）。

）。

v数据域数据域数据域数值范围：

数据域数值范围：

01HFFH；根据功能代码不同数据具有寄存器地址、数据长根据功能代码不同数据具有寄存器地址、数据长度、读写数据等不同意义。

度、读写数据等不同意义。

3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准二、二、Modbus的差错验码的差错验码1.奇偶校验奇偶校验2.LRC检测检测3.CRC检测检测3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准三、三、Modbus功能码功能码

（1）公共功能码）公共功能码被被Modbus-IDA组织确切定义的、唯一的功组织确切定义的、唯一的功能码。

能码。

（2）用户定义功能码）用户定义功能码用户无需用户无需Modbus-IDA组织的任何批准，就组织的任何批准，就可以选择和实现的功能码。

可以选择和实现的功能码。

（3）保留功能码）保留功能码某些公司在传统产品上现行使用的功能码。

某些公司在传统产品上现行使用的功能码。

3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准常用功能代码常用功能代码3.3Modbus串行链路层标准串行链路层标准四、四、Modbus协议编程实现协议编程实现3.4台达工业自动化设备台达工业自动化设备一、台达一、台达PLC简介简介RS-485左侧扩展口左侧扩展口RS-2323.4台达工业自动化设备台达工业自动化设备一、台达一、台达PLC简介简介台达台达DVP28SV主机支持左侧高速网络模块扩展。

主机支持左侧高速网络模块扩展。

3.4台达工业自动化设备台达工业自动化设备二、台达触摸屏二、台达触摸屏以太网以太网RS-232RS-4853.4台达工业自动化设备台达工业自动化设备三、台达变频器三、台达变频器vRS-485接口接口vModbus协议协议v可安装可安装PROFIBUS、DeviceNet、LonWorks、CANopen通信扩展卡通信扩展卡3.4台达工业自动化设备台达工业自动化设备四、伺服驱动器四、伺服驱动器vRS-232接口接口vRS-485接口接口vModbus协议协议vCANopen通信口通信口3.5Modbus系统组态系统组态功能要求：

组建功能要求：

组建Modbus网络，完成由一个触摸网络，完成由一个触摸屏通过屏通过PLC来控制一台来控制一台VFD-B变频器启动、停止、变频器启动、停止、改变频率的功能。

改变频率的功能。

1.系系统分析分析Modbus网网络采用主从采用主从结构：

构：

vModbus主站采用台达主站采用台达SV系列系列PLC构成；构成；vModbus从站采用台达从站采用台达VFD-B变频器；器；v触摸屏采用台达触摸屏采用台达DOP-B07E515。

3.5Modbus系统组态系统组态3.5Modbus系统组态系统组态2.变频器参数配置变频器参数配置3.5Modbus系统组态系统组态3.触摸屏配置触摸屏配置触摸屏与触摸屏与PLC采用采用RS-232连接，连接，ScreenEditor软软件的组态通信参数、变量映射、动画设计等件的组态通信参数、变量映射、动画设计等。

3.5Modbus系统组态系统组态3.5Modbus系统组态系统组态4.Modbus网络控制网络控制控制要求：

控制要求：

v当触摸屏中启动按钮按下时，当触摸屏中启动按钮按下时，PLC中中M0=ON，VFD-B变频器启动。

变频器启动。

v当触摸屏中停止按钮按下时，当触摸屏中停止按钮按下时，PLC中中M1=ON，VFD-B变频器停止。

变频器停止。

v通过触摸屏给定频率输入向通过触摸屏给定频率输入向PLC的的D1写入给定写入给定频率值，频率值，PLC通过通过Modbus将给定频率写入变频将给定频率写入变频器，再读出变频器中的给定频率和输出频率，最器，再读出变频器中的给定频率和输出频率，最后送往触摸屏显示。

后送往触摸屏显示。

3.5Modbus系统组态系统组态

（1）变频器通信参数地址）变频器通信参数地址3.5Modbus系统组态系统组态

（2）PLC梯形图程序梯形图程序3.5Modbus系统组态系统组态