CONTROLLOGIX與第三方設備的通訊方法探討
一、 前言
目前的自控系統中，往往不僅要求接入常規的數字量、模擬量輸入輸出信號，還需要將一些第三方的設備接入自控系統。當第三方設備具有通用接口協議時可使用相應的通信模塊直接接入，當設備使用自定義協議時則較為麻煩，需要調試人員自己編程與第三方設備進行通訊。各PLC廠家分別推出了串口通訊模塊用于與一些非標設備進行通訊，如AB Controllogix系列的1756-MVI/D，SLC系列的1747-BAS模塊，SIEMENS 的CP340/341，CP440/441等，下面以1756-MVI/D模塊與CD194E多功能電力儀表通訊為例介紹PLC與第三方設備通訊的一種方法。
二、 MODBUS通訊協議分析
江陰長江斯菲爾電力儀表公司CD194E系列的多功能電力儀表是采用遠程RS-485數字接口（差分、半雙工）和使用MODBUS-RTU通訊協議，來實現對儀表的編程、數據采集等功能，MODBUS協議簡介如下：
MODBUS協議是一種主從式點對點的通訊協議，允許一臺主機和多臺從機之間進行數據通信，在CD194E系列的多功能電力儀表通訊系統中，主機是微機（PC、工控機、PLC），從機是CD194E系列儀表。在該通訊系統中，允許系統連接多達128個儀表及1200米的通訊距離。通訊方式采用主機請求，從機應答。即：主機提出命令請求，從機響應接收數據后作數據分析，如果數據滿足通訊規約，從機做數據響應。
主、從機間的通訊每一幀數據包含以下信息（16進制）：
從機地址、命令字、信息字、校驗碼
從機地址（1個字節）：從機設備號，主機利用從機地址來識別進行通訊從機設備。
命令字（1個字節）：設定主機對從機的通訊內容。
信息字（N個字節）：包括進行兩機通訊中各種數據地址、數據長度、數據信息。
校驗碼（2個字節）：用于檢測數據通訊錯誤，采用循環冗余碼CRC16。
通訊參數的設置：通過儀表上的編程鍵盤對儀表的儀表地址（1-247）、通訊速度（4800或9600）和數據格式（1個起始位，8個數據位，1個停止位，可選擇無校驗位、奇校驗位、偶校驗位。）進行設置。
三、1756-MVI/D模塊介紹
1756-MVI/D模塊是CONTROLLOGIX系統使用的多廠商接口模塊（ControlLogix Multi-Vendor Interface Module），主要用于與第三方設備進行通訊，MVI系列種類繁多，大多具有固定協議，可支持MODBUS、MODBUS PLUS等多種網絡，它與PROSOFT公司提供的第三方模塊MVI56系列基本相同。其中的MVI/D模塊是可編程通訊模塊。
該模塊具有SETUP MODE和APPLICATION MODE兩種工作方式。當模塊上的設置開關處于SETUP模式時，我們可通過超級終端(Hyper Terminal)軟件對模塊進行設置，初始化時要注意超級終端選擇相對應的波特率等參數。
1756-MVI/D模塊的通訊端口可通過短接片設定為RS232,RS422及RS485三種通訊協議。實際應用中我們選用了RS232通訊外接RS232/485轉換模塊進行通訊。
四、 PLC通訊軟件的規劃與開發
Modbus通訊協議執行過程：
主機通過網絡傳送給從機以下內容來建立起主從通訊方式:
(1) 建立起主從通訊方式
•從機地址
•定義所請求動作的操作碼
•要發送的數據
•校驗碼
(2) 從機返回的內容包括:
•所采取的動作
•返回的數據
•校驗碼
如果錯誤發生在接收信息時或從機不能執行要求的操作，從機將會產生一個出錯信息并作為響應送出。
Modbus命令較多，根據工程實際情況，我們將數據通訊流程作了適當的簡化，PLC定時發送數據讀取命令，然后等待儀表返回讀取的數據，在設定的時間間隔內未讀取正確信息，則接受緩沖區清零，發送下一個儀表數據查詢命令，等待下一個儀表返回數據…如此循環往復。
PLC發送的數據由于較規則，一般命令字節較短，我們可以將之事先編制好，存放在PLC中，定時依次將這些命令傳送到通訊模塊中，通過通訊口將其發出，當接收到指定幀后進行數據校驗，如正確則將其傳送到PLC中相應位置進行處理，如不正確或未收到返回信息則該站點通訊故障計數器加1，當連續三次接受不成功則報警通訊故障。
五、 調試中發現的問題
在調試中我們也發現了一些問題，主要有以下兩點：
1. 在系統調試中，發現一奇怪的現象，當MVI56模塊端口設置為485形式時，與儀表通訊不正常，但用一筆記本掛接在網絡上可偵測到MVI56模塊發出的字符，改為232接口形式外加232/485轉換器通訊正常，經咨詢技術支持，判斷為儀表的485電平信號和MVI56-MCM的485電平信號不匹配。對于這種情況建議使用232/485轉換器。
2. 哪一根線是A、哪一根線是B不同的制造商采用不同的標簽規定，有可能不同廠家的設備連接時需要交換接線以便確定，這也是最簡便的方法。其實B線應該是在空閑狀態下電壓更高的那一根。即A線相當于-，B線相當于+。可在網絡空閑的狀態下用電壓表檢測。如果B線沒有比A線電壓更高，那么就會存在連接問題。
六、 結束語
該通訊系統通過反復調試，達到了預定的應用效果，系統運行穩定。相對與使用上位機系統與第三方設備通訊而言，該通訊系統的優點是：
1． PLC系統直接通訊在硬件上接線等更為方便，無須將這些第三方設備通訊線接至中控室計算機。
2． 系統穩定可靠，雖然PLC系統通訊程序的編制調試不太直觀，調試周期相對較長，但由于PLC的MTBF比計算機高得多，且人為因素較少，所以其運行的可靠性大大提高。
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