西門子串口通訊模塊CP341裝載ModBus從站協(xié)議

1、西門子串口通訊模塊cp341裝載modbus從站協(xié)議全雙工通訊的實(shí)現(xiàn)摘 要通過(guò)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了西門子串口通訊模塊cp341裝載modbus從 笙協(xié)議時(shí)的全雙工通訊 關(guān)鍵詞1cp341 modbus全雙工通訊項(xiàng)目概述安鋼1#煤氣加壓站gmc煤氣混合控制系統(tǒng)采用西門子公司s7-400h系列過(guò)程控 制系統(tǒng)及安裝有 cybosoft系列控制軟 件cybocon的mfa先進(jìn) 控制站構(gòu)成。如圖t 所示兀余現(xiàn)場(chǎng)忡何腹as 414-11mfa 先進(jìn)控制站111iiirs485 modbuscp341 xhj-nuipanunntim離a安金1現(xiàn)場(chǎng) i iet200mx6i/o怏坎1圖1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖mfa先進(jìn)控制站通

2、過(guò)cp341與s7-400h系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采用 的是modbus協(xié)議，rtu格式，cp341裝載modbus從站協(xié)議，作為從 站與mfa先進(jìn)控制站通訊。在mfa先進(jìn)控制站側(cè)安裝有研華的adma4520模塊，使其具有rs485和rs422通信接口。cybocon 是由通控集團(tuán)博軟公司（cybosoft, general cybernation group inc.）開(kāi)發(fā)并擁有的專利技。基于mfa核心控制技術(shù)是世界上 首套“即插即用”式單變量和多變量控制軟件，可自適應(yīng)控制簡(jiǎn)單或復(fù) 雜的工業(yè)過(guò)程。它以無(wú)模型自適應(yīng)理論為基礎(chǔ)，無(wú)需進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)、 沒(méi)有辨識(shí)過(guò)程，也不需知道過(guò)程的定量知識(shí)，就可將控制

3、器投入運(yùn)行。 即使過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性有很大變化，也不需重新整定控制器參數(shù)。遇到的問(wèn)題主要問(wèn)題出現(xiàn)在mfa先進(jìn)控制站與西門子系統(tǒng)通訊方面。系統(tǒng)最初的 設(shè)計(jì)是mfa先進(jìn)控制站與cp341 z間通過(guò)rs485的形式連接。問(wèn)題就 出在此:mfa先進(jìn)控制站的modbus驅(qū)動(dòng)是在rs232的接口基礎(chǔ)上開(kāi) 發(fā)的，通訊方式為全雙工。而通過(guò)rs485與cp341連接時(shí)，只能實(shí)現(xiàn) 半雙工通訊。于是在現(xiàn)場(chǎng)就出現(xiàn)了一些問(wèn)題：進(jìn)行小的數(shù)據(jù)量（寄存 器讀寫(xiě)總數(shù)不超過(guò)10個(gè)）時(shí)，通訊基本上還是正?？梢赃M(jìn)行的，但 是不同程度上會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象（圖2） o如再增加通訊數(shù)據(jù)量, 數(shù)據(jù)丟失將更加明顯，其至出現(xiàn)通訊中斷。從西門子的相

4、關(guān)資料上查到的結(jié)果是可以通過(guò)改用rs422接口來(lái)實(shí)現(xiàn)全雙工通訊。而且在 step7的組態(tài)環(huán)境中的設(shè)計(jì)選項(xiàng)也說(shuō)明了，cp341是可以工作在全雙 工模式下的（圖3）。由于plc控制器同時(shí)還擔(dān)負(fù)著現(xiàn)場(chǎng)三臺(tái)加壓機(jī) 的運(yùn)行監(jiān)視和故障連鎖保護(hù)，而且已經(jīng)在運(yùn)行了。從安全角度考慮， 于是先和西門子技術(shù)支持確認(rèn)了一下方案的可實(shí)施性，得到的答復(fù)卻 是不行，理由是modbus協(xié)議不支持全雙工通訊所以用rs-422來(lái)實(shí)現(xiàn) 全雙工通訊是不可行的。這個(gè)解釋很顯然說(shuō)不過(guò)去。這就與西門子提 供的資料有矛盾了。確定丨i匸咖：di 幫助!西門子提供的另一種方案就是再額外增加一塊cp341模塊。一收一 發(fā)。這個(gè)方案理論上確實(shí)可以解

5、決問(wèn)題。這樣不但要增加成本，而且 cp341國(guó)內(nèi)沒(méi)有庫(kù)存，訂貨周期長(zhǎng)達(dá)六周以上。此方案只能作為下下 策備選。解決的方法矛盾之下只能實(shí)測(cè)，最佳方案只能是嘗試采用rs422的通訊方式。在 做好充分準(zhǔn)備后，在軟件中將cp341的接口設(shè)置為rs422接口方式，編譯后下載。將電氣連接按圖4所 示，改為rs422連接方式。然后在mfa工作站用modscan軟件掃描測(cè) 試，測(cè)試顯示，得不到測(cè)試數(shù)據(jù)返回值。cp341communication partner:;t(a)二r(a)chsendershieldi casing shieldgnd ' ix! ； t(b) * r(b) ； i:r(a)-

6、 t(a)；:i<h-receivert（b）；ftcable typeliycy 3x2x0.14i (a)/and k(a>/k(b)twisted pairs.receiversendercast ng shield1) in the case of cables longer than 50 m you must solder in a terminating resistor of approx. 330 q on the receiver for trouble-free data traffic.圖4, rs422接口接線原理圖注：圖4中的接線圖通過(guò)實(shí)際證明是錯(cuò)誤的。

7、正確接線方式詳見(jiàn)下面的接線說(shuō)明。在反復(fù)進(jìn)行了接線檢查，多次修改配置 軟件后均無(wú)法通訊成功。后通過(guò)觀察4520的指示燈發(fā)現(xiàn)，通過(guò)由4520 有數(shù)據(jù)發(fā)出，但是cp341沒(méi)有任何反應(yīng)。在對(duì)軟件和硬件連線進(jìn)行了 數(shù)次檢查后，仍是無(wú)法通訊成功后。最后懷疑是還是接線有問(wèn)題，將 adma4520與cp341之間的接線進(jìn)行了試探性順序調(diào)整，在將adma4520 與cp341直接的接線順序調(diào)整為tx+tb, tx- ta, rx+rb, rx- -ra時(shí)，發(fā)現(xiàn)4520的紅燈開(kāi)始閃爍，通過(guò)測(cè)試觀察，通訊成功。而 且效果很好。如圖5：cyb(><nn - (itsiir ft ttstio)opop10

8、0.0-100.0-80.0-80.0-60.0-40.0-20.0-testi 7testi 77.23 pct50.00 pct|io.i7 ra100.0-80.0-60.0-40.0-20.0-0.000 1000600gq.o40 o'43 0testisop100.020020060040.0-20.0-80.0-testis7.23 pct7.23 pct50.00 pct50.00 pctio.i7 raio.i7 ra100.0-80.0-0.0yo.o-20.00o -0.0for円注：將sine信號(hào)送mfa或pid控制器的otv端,經(jīng)rs-422通訊送siemens cp341, plc將接收到的數(shù)據(jù)送回，