視頻教材：《視頻教材：正運動技術運動控制器MODBUS通訊》

　　             材料準備    

　　1.電腦1臺

　　2.控制器2個

　　3.+24V直流電源1個

　　4.驅動器+電機若干

　　5.交換機1個

　　6.控制器接線端子若干

　　7.網線若干

　　8.連接線若干

　　另：IO設備、擴展模板等根據需求選用。

　　控制器接線配置

　　             MODBUS                 　通訊協議簡介    

　　MODBUS協議是一個通用的標準協議，幾乎所有的控制設備和智能化儀表都支持MODBUS協議，這樣不同廠家的設備之間就可以互相通訊，連接到同一個控制網絡。

　　MODBUS的串行傳輸模式分為：RTU模式和ASCII模式，RTU模式通訊傳輸的數據為二進制數據，ASCII模式通訊傳輸的數據為ASCII碼，RTU模式的通訊速率比ASCII模式快。

　　MODBUS發展至今包含好幾種協議模式：控制器的串口和網口的默認協議均為MODBUS協議，其中串口為MODBUS_RTU協議，網口為MODBUS_TCP協議。

　　控制器支持MODBUS_RTU模式的串口：RS232、RS485、RS422，當從串口接收到數據時,會直接根據報文中的數據進行控制。

　　控制器支持的網口協議MODBUS_TCP接口：EtherNET網口。

　　網口主要用于與PC與人機界面通訊。

　　控制器的串口和網口在 MODBUS協議下讀寫數據，使用MODBUS相關指令讀寫，數據保存在MODBUS寄存器中傳遞。也可以通過指令將串口或網口配置為無協議模式，采用自定義通訊指令讀寫數據。

　　ZMC316 系列脈沖型控制器各接口配置如下：

　　通訊接口包含RS232，RS485，RS422，以太網，U盤，CAN接口。

　　自帶16個脈沖軸，面板上包含15個脈沖接口和3個編碼器接口，第16個脈沖軸由OUT輸出口控制。

　　支持使用擴展模塊擴展至24個脈沖軸，支持多達24軸直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設置等;采用優化的網絡通訊協議可以實現實時的運動控制。

　　應用程序可以使用ZDevelop軟件或VC、VB、VS、C++、LabVIEW、C#等軟件來開發。

　　             01                   三類串口說明    

　　RS232串口常用于連接PC或人機界面

　　RS485串口常用于與控制裝置和智能儀表的通訊控制

　　RS422串口只有個別型號控制器才有此接口

　　             RS232    

　　控制器的RS232接口可以做MODBUS主站或從站，支持1個主站發送數據，1個從站接收數據。做主站時，可連接驅動器、變頻器、溫控儀等，進行數據讀出與寫入的控制。做從站時，可連接人機界面，用來監控運行狀態，常用于連接PC或人機界面。

　　控制器的RS232接口采用DB9公頭，使用相應的連接線連接兩個設備。

　　RS232的標準接線只需要三根線即可，2根數據信號TXD和RXD，1根地線EGND，數據信號TXD與RXD交叉連接，再將EGND連到一起。

　　接線參考如下：

        　　RS485    

　　主要提供主/從站的多臺通訊設備聯機，理論上支持128個節點。做主站時，可連接驅動器、變頻器、溫控儀等，進行數據讀出與寫入的控制;做從站時，能與PLC通訊，可連接人機界面，用來監控運行狀態。

　　RS485接口采用差分傳輸方式，通過判斷A與B之間的電壓差來確定是高電平或低電平。

　　控制器的RS485接口采用了簡易接線方式，如下圖所示，控制器的485A、485B、EGND地線， 分別接第一個從站的A、B、地線, 然后再接第二個從站的A、B、地線(A 接 A， B 接 B，信號共地)，并且控制器和最后一個從站的485A 和485B 要并聯120 歐電阻防止信號反射，線纜需要使用屏蔽雙絞線，避免信號干擾，每個節點支線的距離要小于3m。

        　　RS422    

　　控制器的RS422接口可以做MODBUS 主站或從站，支持1發10收。

　　控制器的RS422接口采用了簡易接線方式，為四線制，接線時需要接5根線，RX+/RX-(接收信號)、TX+/TX- (發送信號)、一根信號地線。

　　控制器的RS422接口相比RS485和RS232，布線成本高，接線容易弄錯，包含422接口的控制器型號很少。

　　             02                  串口參數    

　　連接串口使用：串口通常可選RS232串口或RS485串口，不管哪種串口，除了端口號和接線方法有所不同，默認參數與操作指令都是相同的。

　　串口默認參數為：波特率38400，數據位8，停止位1，校驗位無，采用SETCOM指令配置串口參數。控制器重新上電后，SETCOM參數會還原成默認值，所以請在程序開頭寫SETCOM設置。

　　控制器所有串口的MODBUS協議站號ADDRESS為1-127，缺省=1。

　　在一個MODBUS網絡上的所有設備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數，否則無法通訊。

　　控制器默認PORT0(COM0)為RS232串口，PORT1(COM1)為RS485串口，PORT2(COM2)為RS422串口，支持在線命令窗口發送?*setcom打印查看，或在“控制器狀態”窗口查看。

　　SETCOM指令除了可以配置串口的通訊基本參數外，還可以選擇參數配置通訊協議，設置控制器為主端設備還是從端設備，默認為從端，還可以開啟自定義通訊模式(即mode=0無協議模式)。

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

　　mode參數選擇協議：

　　1.與觸摸屏通訊時，mode參數選擇協議：4

　　Port0：setcom(9600,8,1,0,0,4,2,1000)

　　Port1：setcom(9600,8,1,0,1,4,2,1000)

　　2.控制器通過RS485做主站時，mode參數選擇協議：14

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

　　             03                  網口參數    

　　控制器網口支持MODBUS-TCP協議，出廠默認IP地址為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個網口通道，可在在線命令發送?*port打印查看，如下圖，網口的端口號為502。

　　ZMC432通道

　　ZMC316通道

　　不同的控制器可通過網口互聯，EtherNET網線接口只有一個，可使用交換機，網口互聯的前提是兩個控制器均有CONNECT通道，用MODBUSM_DES2指令開啟連接。

　　             04                  串口/網口讀寫    

　　MODBUS通訊通過功能碼告訴被尋址到的終端執行何種功能，如運行命令、讀取監控狀態、修改參數、讀取參數等，MODBUS協議制定了相關的功能碼。

　　控制器也可直接使用MODBUS通訊功能碼，為方便使用，將一些常用的功能碼直接封裝為Basic指令，如下表Basic指令對應功能碼。

　　串口和網口通訊的連接方法不同，讀寫都是使用同一套指令，數據由MODBUS寄存器存儲。

　　1.MODBUS寄存器

　　MODBUS通訊的數據使用MODBUS寄存器存儲，控制器的MODBUS寄存器符合MODBUS標準通訊協議，分為位寄存器和字寄存器兩類。

　　位寄存器：MODBUS_BIT(布爾型)。

　　字寄存器：包含MODBUS_REG(16位整型)、MODBUS_LONG(32位整型)、MODBUS_IEEE(32位浮點型)、MODBUS_STRING(8位字節型)。

　　控制器中MODBUS字寄存器占用同一片系統變量空間，其中一個LONG占用兩個REG地址，一個IEEE也占用兩個REG地址，使用時要注意錯開字寄存器編號地址。

　　所以要注意MODBUS_REG、MODBUS_LONG、MODBUS_IEEE地址在用戶應用程序中不能重疊。

　　控制器的MODBUS存儲空間安排如下：

　　2.MODBUS讀寫相關指令

　　3.MODBUS讀/寫語法格式相同，如下所示:

　　MODBUSM_REGGET (startreg, num, local_reg)

        　　startreg：對端的寄存器起始編號，從0開始

        　　num：寄存器個數

        　　local_reg：從本地系統MODBUS寄存器中取值，起始編號

　　MODBUSM_REGSET (startreg, num, local_reg)

        　　startreg：對端的寄存器起始編號，從0開始

        　　num：寄存器個數

        　　local_reg：從本地系統MODBUS寄存器中取值，起始編號

　　使用示例：

　　MODBUSM_REGGET(0,10,100)                  '把對端位寄存器0~9復制到通訊本地的寄存器100~109    

　　MODBUSM_REGSET(0,10,100)     '把本地位寄存器100~109設置到通訊對端的寄存器0~9

　　4.建立MODBUS通訊

　　(1)串口

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

　　ADDRESS1 = MODBUSM_DES([port])

        　　address：對端的modbus協議站號

        　　port：當前modbus主通訊的port號

        　　timer：消息超時時間設置，缺省1000ms。

        　　resendset：超時消息重發設置，0-不重發，1-SEND指令重發，2-SEND與MODBUSM指令都重發。

　　(2)網口

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

        　　id：對方控制器的MODBUS從端ID，缺省1

        　　port：支持兩種模式，?*PORT確認通道號及模式

                　　ETH時，作為MODBUS_TCP主端通道

                　　CONNECT時，做為控制器互聯通道

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

        　　timer：消息超時時間設置，缺省1000ms

        　　resendset：超時消息重發設置，0-不重發，1-SEND指令超時重發，2-SEND與MODBUSM指令都超時重發。

　　             05                  串口通訊例程    

　　控制器RS485做主站與從站的通訊。

　　工程項目下包含三個文件：

　　ModbusRead.bas ：建立通訊連接，主站讀取從站數據。在線命令RUN開啟任務，開啟前先停止寫入任務，開啟語法：RUN "ModbusRead", 1。

　　ModbusSet.bas ：建立通訊連接，主站數據復制到從站。在線命令RUN開啟任務，開啟前先停止讀取任務，開啟語法：RUN "ModbusSet", 2。

　　ModbusIni.bas ：參數初始化，設置RS485的主從端，從站節點個數等信息。設為上電自動運行任務。

　　例程設置了一個從站，支持設置多個從站，從站數量修改slaveCount參數。

　　為了方便觀察數據，主站和從站均使用的控制器，將兩個控制器通過RS485連接。

　　注意主站控制器的RS485需要處于ModbusMaster模式，如下圖。從站控制器的RS485需要處于ModbusSlave模式。

　　ModbusIni.bas文件程序

　　'************************變量定義*********************

　　Global slaveCount

　　slaveCount = 1         '從站的數量

　　'因為從站地址ADDRESS不能為0, 0為廣播地址，所以后面的slaveID是從1開始, 所以數組大小+1

　　Global slaveID(slaveCount+1)

　　For i = 1 to slaveCount                 '索引從1開始

　        slaveID(i)=i                             '從站ID從1開始, 一般由撥碼或者從站設置軟件設置

　　Next

　　Global keepReading, modbusErrorStatus, writeSlaveID

　　writeSlaveID = 1         '用戶可通過PC程序選擇要寫入哪個從站數據

　　keepReading = 1         '持續讀取的判斷標志變量, 用戶不需要修改，用做while循環條件

　　modbusErrorStatus = 0         '判斷是否通信正常的標志變量

　　'************************串口參數設置*********************

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

　　'參數依此為：波特率，數據位，停止位，校驗位，串口端口號(默認232端口號0，485端口號為1)

　　'后三個缺省參數：MODBUS模式(14代表控制器做主站，默認4為從站)，MODBUS寄存器設置(2為缺省, MODBUS寄存器獨立, 不和VR或TABLE映射)，通信超時閾值

　　SETCOM(38400,8,1,0,1,14,2,1000)

　　ModbusRead.bas文件程序

　　'互斥操作，防止讀寫同時操作，多個modbus指令同時運行, 會造成通信出錯

　　'             STOP                 "modbusSet.bas"    

　　             '用做modbus通信的成功標志變量    

　　modbusErrorStatus = 0 '通訊正常值為             0    ，通訊異常值為             1

   

　　while keepReading

    　　For i = 1 to slaveCount

        　　MODBUSM_DES(slaveID(i),1)                      '和從站1通訊    

        　　'MODBUSM_REGGET (0, 8, 10),從站1寄存器0-7的數據復制到主站10-17

        　　MODBUSM_REGGET(0,8,slaveID(i)*10)                     '獲取對端寄存器值    

        　　WAIT UNTIL MODBUSM_STATE <> 1         '等待消息結束

        　　IF MODBUSM_STATE=0 THEN

        　　    ?slaveID(i),             "號節點通訊正常"    

        　　Else

            　　?slaveID(i),             "號節點通訊出錯!!!"    

            　　modbusErrorStatus = 1

            　　             '可以在此處加入用戶的錯誤處理程序    

        　　Endif

        　　Delay(100) '兩個節點之間的通信延時

    　　Next

　　Wend

　　ModbusSet.bas文件程序

　             　'互斥操作，防止讀寫同時操作    

　　keepReading = 0

　　STOP "ModbusRead.bas"

　　modbusErrorStatus = 0

　　'如果取消對從站ID的判斷(If), 則需要提前寫好所有從站對應的主站寄存器數據

　　FOR i = 1 To slaveCount

    　　IF slaveID(i) = writeSlaveID THEN             '遍歷從站節點,writeSlaveID參數選擇將主站數據寫到哪個從站節點    

        　　MODBUSM_DES(slaveID(i),controllerPort) '建立主從站連接

        　　                 'MODBUSM_REGSET(10, 2, 110)，主站寄存器110-111的數據傳遞給從站1的10-11    

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

        　　WAIT UNTIL MODBUSM_STATE <> 1 '等待消息結束

        　　IF MODBUSM_STATE=0 THEN

        　    　?slaveID(i),             "號節點通訊正常"    

        　　ELSE

            　　modbusErrorStatus = 1

            　　?slaveID(i),             "號節點通訊出錯!!!"    

            　　             '可以在此處加入用戶的錯誤處理程序    

        　　ENDIF

        　　DELAY(100) '兩個節點之間的通信延時

    　　ENDIF

　　NEXT

　             　'*****重新恢復循環讀取任務，是否需要取決于應用*****    

　　DELAY(3000)

　　'RUN             "ModbusRead.bas"    

　　運行效果

　　1.MODBUSM_REGGET讀取：讀取從站MODBUSM_REG寄存器0-7共8個數據到主站的 MODBUSM_REG寄存器10-17。

　　從站數據：

　　主站初始數據均為0，讀取完成主站數據：讀取了從站的8個數據。

　　2.MODBUSM_REGSET寫入：將主站MODBUSM_REG寄存器110-111共2個數據寫入從站的 MODBUSM_REG寄存器10-11。

　　主站數據：

　　讀取完成從站的數據如下：讀取了主站的2個數據。

　　             06    　             網口通訊例程    

　　采用兩個控制器通過交換機網口互聯。

　　主端控制器IP：192.168.0.11

　　從端控制器IP：192.168.0.36

　　分別使用ZDevelop軟件連接這兩個控制器，接線參考如下，采用ETH網口通道5，下載程序后查看運行效果。

　　主端程序

　　MODBUS_REG(0)=0

　　MODBUSM_des2($1 , 5,             "192.168.0.36"    )             '主端與從端建立連接，控制器IP不能相同    

　　WHILE 1

        　　FOR i =0 TO 10

            　　MODBUS_REG(0) = i

            　　MODBUSM_REGSET(0,1,0) '主端數據寫入從端

            　　MODBUS_REG(0) = 99

            　　MODBUSM_REGGET(0,1,0)             '主端從從端讀取數據    

            　　IF MODBUS_REG(0) <> i THEN '判斷MODBUSM_REGGET(0,1,0)是否讀取成功

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

            　　ENDIF

        　　NEXT

　　WEND

　　END

　　從端程序

　　ADDRESS=             1                      '從端站號    

　　MODBUS_REG(0)=             0    

　　WHILE             1    

    　　IF             MODBUS_REG(0) <> 0 THEN    

    　　    PRINT             MODBUS_REG(0)    

    　　ENDIF

　　WEND

　　END

　　運行效果：

　　主端先將數據傳給從端，修改主站數據后，再從從端獲取數據，獲取數據成功，IF條件不滿足，打印不執行。

　　從端接受來自主端的數據，改變了MODBUS_REG(0)的值，并循環打印。

　　             07    　             網口互聯例程    

　　采用兩個控制器通過交換機網口互聯。

　　主端控制器IP：192.168.0.11

　　從端控制器IP：192.168.0.36

　　分別使用ZDevelop軟件連接這兩個控制器，采用CONNECT互聯通道20，必須兩個控制器都包含CONNECT通道才可以正常通訊，下載程序后查看運行效果。

　　主端程序

　　MODBUS_REG(0)=0

　　MODBUSM_des2($1 , 20,             "192.168.0.36"    )             '主端與從端建立連接，控制器IP不能相同    

　　WHILE 1

        　　FOR i =0 TO 10

            　　MODBUS_REG(0) = i

            　　MODBUSM_REGSET(0,1,0) '主端數據寫入從端

            　　MODBUS_REG(0) = 99

            　　MODBUSM_REGGET(0,1,0)             '主端從從端讀取數據    

            　　IF MODBUS_REG(0) <> i THEN '判斷MODBUSM_REGGET(0,1,0)是否讀取成功

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

            　　ENDIF

        　　NEXT

　　WEND

　　END

　　從端程序

　　ADDRESS=             1     '從端站號    

　　MODBUS_REG(0)=             0    

　　WHILE             1    

    　　IF             MODBUS_REG(0) <> 0 THEN    

    　    　PRINT             MODBUS_REG(0)    

    　　ENDIF

　　WEND

　　END

　　運行效果：

　　與網口通訊例程相同，主端先將數據傳給從端，修改主站數據后，再從從端獲取數據，獲取數據成功，IF條件不滿足，打印不執行。

　　從端接受來自主端的數據，改變了MODBUS_REG(0)的值，并循環打印。

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