快速入门丨篇四：如何进行运动控制器与触摸屏通讯？
供稿：深圳市正运动技术有限公司
- 关键词：正运动,运动控制器
- 摘要：此前，正运动技术给大家讲了，运动控制器的“固件升级”、“ZBasic程序开发”以及“ZPLC程序开发”，今天我们来学习一下运动控制器与触摸屏通讯。
此前，正运动技术给大家讲了，运动控制器的“固件升级”、“ZBasic程序开发”以及“ZPLC程序开发”，今天我们来学习一下运动控制器与触摸屏通讯。
话不多说，直接上视频干货：
正运动技术运动控制器与触摸屏通讯讲义
一、控制器与触摸屏的通讯简介
1.控制器支持的触摸屏
只要支持MODBUS通讯协议的触摸屏都可以与正运动控制器连接使用。控制器使用MODBUS协议与触摸屏通讯时，此时需要将数据放在MODBUS寄存器内进行传递。
2.控制器与触摸屏modbus寄存器地址关系
控制器的MODBUS地址与其他厂家的触摸屏地址映射关系有所不同。
⊙控制器的MODBUS地址从0开始，在与威纶触摸屏通讯时，地址都是从0开始，所以是一一对应。
控制器MODBUS_BIT(0)对应威纶触摸屏 MODBUS_0X_0，布尔型。
控制器MODBUS_REG(0)对应威纶触摸屏 MODBUS_4X_0，字寄存器。
⊙在与昆仑通态触摸屏通讯时，昆仑通态地址从1开始，控制器地址从0开始，所以触摸屏地址加1。
控制器MODBUS_BIT(0) 对应昆仑通态触摸屏 MODBUS_0x_1，布尔型。
控制器MODBUS_REG(0) 对应昆仑通态触摸屏 MODBUS_4x_1，字寄存器 。
⊙控制器端程序可使用ZDevelop软件支持的Basic语言或PLC梯形图编程。
Basic语言中MODBUS_BIT(0)~ 对应PLC梯形图的M0~。
Basic语言中MODBUS_REG(0)~ 对应PLC梯形图的D0~。
3.控制器MODBUS寄存器
MODBUS通讯的数据使用MODBUS寄存器存储，控制器的MODBUS寄存器符合MODBUS标准通讯协议，分为位寄存器和字寄存器两类。
位寄存器：MODBUS_BIT，触摸屏一般称为MODBUS_0X，布尔型。
字寄存器：包含MODBUS_REG(16位整形)、MODBUS_LONG(32位整形)、MODBUS_IEEE(32位浮点形)、MODBUS_STRING(8位字节型)，触摸屏一般叫MODBUS_4X。
控制器中MODBUS字寄存器都占用同一片系统变量空间，其中一个LONG占用两个REG地址，一个IEEE也占用两个REG地址，使用时要注意错开字寄存器编号地址。
⊙MODBUS_LONG(0)占用MODBUS_REG(0)与MODBUS_REG(1)两个REG地址。
⊙MODBUS_LONG(1)占用MODBUS_REG(1)与MODBUS_REG(2)两个REG地址。
⊙MODBUS_IEEE(0)占用MODBUS_REG(0)与MODBUS_REG(1)两个REG地址。
⊙MODBUS_IEEE(1)占用MODBUS_REG(1)与MODBUS_REG(2)两个REG地址。
所以要注意MODBUS_REG、MODBUS_LONG、MODBUS_IEEE地址在用户应用程序中不能重叠。
控制器的MODBUS存储空间安排如下：
二、触摸屏与控制器的连接方式
可选串口连接或网口连接。
1.网口连接
控制器出厂默认IP地址为192.168.0.11，IP地址可在软件“控制器状态”窗口查看。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个网口通道，网口的端口号为502，支持触摸屏的MODBUS-TCP协议连接。
网口通道数查看
不同型号控制器支持的串口通道数和网口通道数不同。使用在线命令栏发送“?*port”查看通道数，通道数确定了控制器能同时连接的设备个数。
在线命令栏发送“?*port_status”查看通讯端口是否已被使用。
当前网口通道协议查看
使用PROTOCOL 指令返回当前通道的通讯协议，根据返回值判断。
2.串口连接
串口通常可选RS232串口或RS485串口，串口默认参数为：波特率38400，数据位8，停止位1，校验位无，采用SETCOM指令配置串口参数。控制器重新上电后，SETCOM参数会还原成默认值，所以请在程序开头写SETCOM设置。控制器的所有串口的MODBUS协议站号ADDRESS为 1- 127，缺省=1。
串口MODBUS主从端选择
SETCOM指令除了可以配置串口的通讯基本参数外，还可以选择配置通讯协议，设置控制器为主端设备还是从端设备，还可以开启自定义通讯模式（即mode=0无协议模式）。
语法：SETCOM (baudrate,databits,stopbits,parity,port[,mode] [,variable] [,timeout])
mode参数选择协议：与触摸屏通讯时，mode参数选择协议：4
Port0：setcom(9600,8,1,0,0,4,2,1000)
Port1：setcom(9600,8,1,0,1,4,2,1000)
串口掉电保持配置
SETCOM指令可选择寄存器，默认为MODBUS寄存器，可配置是否使用掉电保持寄存器存储数据。
variable参数选择寄存器：控制器出厂默认选择2,此时系统MODBUS寄存器与VR为两片独立区间。
variable参数选择示例：
Port0：setcom(9600,8,1,0,0,4,2,1000)
三、控制器连接触摸屏使用
使用的一般流程：
控制器端的程序使用ZDevelop软件编写完成下载到控制器内。
触摸屏端的程序使用对应的编程软件编写完成后下载到触摸屏保存。
程序下载完成之后，选择串口或网口连接触摸屏与控制器脱机运行。
四、控制器和威纶屏通讯实例
以控制器和威纶屏通讯为例展开触摸屏的使用说明。
第一步：控制器端的程序使用ZDevelop软件编写完成下载到控制器内。
第二步：下载触摸屏程序。威纶触摸屏端的程序使用EasyBuilder编程软件编写，程序编程完成后，打开“系统参数设置”窗口，如下图。
1）添加要与触摸屏连接的设备
设备列表里会显示本机触摸屏和本机设备，若有本机设备双击该行，若没有本机设备，点击“新建设备/服务器...”，弹出设备属性窗口。
2）设置设备属性
选择设备类型，先选MODBUS IDA通讯协议，再根据触摸屏与控制器的实际连接方式选择。
串口通讯和网口通讯所选的设备类型不同，详见后续说明。
若采用串口连接：
⊙设备类型：选择模式MODBUS RTU(Zero-based Addressing)
⊙接口类型：选择串口类型（RS485或RS232）
⊙COM：通讯端口设置匹配的波特率等参数
此时参数必须与连接到控制器的端口参数一致，设置完成确认关闭系统参数设置窗口。
若采用网口连接：
⊙设备类型：选择模式MODBUS TCP/IP(Zero-based Addressing)。
⊙接口类型自动改为以太网
⊙IP：填入当前要连接的控制器的IP地址
设置完成确认关闭系统参数设置窗口。
3）系统参数设置完成后，编译写好的组态程序，将触摸屏连接到PC，待程序下载到触摸屏后断开连接。
第三步：连接触摸屏与控制器，此时触摸屏与控制器就可以相互通信了。
若没有控制器或触摸屏，可采用仿真器仿真，ZDevelop程序下载到仿真器内，EasyBuilder软件的系统参数设置时选择设备类型为MODBUS IDA—MODBUS TCP/IP(Zero-based Addressing)，IP地址填入仿真器IP：127.0.0.1，选择“在线模拟”即可连接控制器程序与组态程序进行仿真。
五、通讯例程
1.触摸屏端示例程序
威纶组态程序如下：
2.控制器端示例程序(basic示例程序)
控制器程序分为五个模块：
1）初始化模块：轴参数设置，变量定义，按键复位。
'**********初始化模块*********
ERRSWITCH = 3 '全部信息输出
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE
BASE(0,1) '选定 X Y轴
DPOS=0,0
ATYPE=1,1
UNITS = 100,100
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
SRAMP = 100,100
DIM run_state '运行状态
run_state = 0 '0 停止，1 运行，2 回零
MODBUS_REG(0) = run_state '显示运行状态
DIM radius,length '半径,长度
radius = 100 '缺省半径大小
length = 300 '缺省长度
FLASH_READ 0,radius,length
MODBUS_IEEE(2) = radius '显示半径大小
MODBUS_IEEE(4) = length '显示长度
DIM home_done '回零完成的标志位 0 未回零,1 已回零
home_done = 0 '上电进入未回零状态
MODBUS_BIT(0) = 0 '启动 按钮复归
MODBUS_BIT(1) = 0 '停止 按钮复归
MODBUS_BIT(4) = 0 '回零 按钮复归
MODBUS_BIT(5) = 0 '保存数据 按钮复归
MODBUS_BIT(1000)=0 'X轴 回零标志为0
MODBUS_BIT(1001)=0 'Y轴 回零标志为0
STOPTASK 2
RUNTASK 2, guidetask '启动手动运行任务
2）按键扫描模块：按下启动，停止，回零，保存数据触发执行相应程序。
'**********按键扫描模块*********
WHILE 1 '扫描触摸屏端按钮输入
IF MODBUS_BIT(0)= 1 THEN '启动按钮按下
MODBUS_BIT(0) = 0 '按钮复归
IF run_state = 0 THEN '待机停止状态
IF home_done = 0 THEN '未回零时不启动运动
TRACE "before move need home"
ELSEIF home_done = 1 THEN '已回零启动任务运行
TRACE "move start"
STOPTASK 1 '软件安全，停止任务0
RUNTASK 1, movetask '启动运行加工任务1
ENDIF
ENDIF
ELSEIF MODBUS_BIT(1) = 1 THEN '停止按钮按下
TRACE "move stop"
MODBUS_BIT(1) = 0 '按钮复归
RAPIDSTOP(2)
STOPTASK 1
RAPIDSTOP(2)
run_state = 0 '停止标志
MODBUS_REG(0) = run_state '显示状态
ENDIF
IF MODBUS_BIT(4) = 1 THEN '回零按钮按下
MODBUS_BIT(4) = 0 '回零复归
IF run_state= 0 THEN
stoptask 1
runtask 1, home_task '启动回零任务
ENDIF
ENDIF
'''保存数据处理
IF MODBUS_BIT(5) = 1 THEN '保存数据 按钮按下
MODBUS_BIT(5) = 0 '保存数据 按钮复归
print "写入数据到FLASH"
radius = MODBUS_IEEE(2)
length = MODBUS_IEEE(4)
FLASH_WRITE 0,radius,length '往扇区0写入数据
ENDIF
WEND
END
3）加工运动模块：启动按键按下调用执行运动指令。
'**********加工运动模块*********
movetask: '运行画圆弧+跑道的任务
run_state =1 '进入运行状态
MODBUS_REG(0) = run_state
radius = MODBUS_IEEE(2) '读取半径
length = MODBUS_IEEE(4) '读取长度
TRIGGER
BASE(0,1) '选定 X Y轴
moveabs(0,0)
move(length,0) '从原点开始走跑道轨迹
movecirc(0,radius*2,0,radius,0)
move(-length,0)
movecirc(0,-radius*2,0,-radius,0)
wait idle(0)
run_state = 0 '进入待机状态
MODBUS_REG(0) = run_state
END
4）回零模块：回零按键按下调用执行轴回零。
'**********回零任务*********
home_task:
trace "enter home task"
run_state = 2 '回零标志
MODBUS_REG(0) = run_state '显示状态
trigger
base(0,1)
cancel(2) axis(0) '先轴0,轴1停止
cancel(2) axis(1)
wait idle(0)
wait idle(1)
'datum(3) axis(0) '实际设备轴0的归零
'datum(3) axis(1) '实际设备轴1的归零
moveabs(0) axis(0) '虚拟设备轴0的归零
moveabs(0) axis(1) '虚拟设备轴1的归零
wait idle(0)
MODBUS_BIT(1000)=1 '设置轴0已归零的标志
wait idle(1)
MODBUS_BIT(1001)=1 '设置轴1已归零的标志
home_done = 1
trace "home task done"
run_state = 0 '回到待机状态
MODBUS_REG(0) = run_state
end
5）手动运动模块：手动触发轴正向或负向点动。
'**********手动运动*********
guidetask:
WHILE 1
IF run_state = 0 THEN '判断是否处于停止状态
BASE(0)
IF MODBUS_BIT(10) = 1 THEN '左
MODBUS_BIT(10) = 0
VMOVE(-1)
ELSEIF MODBUS_BIT(11) = 1 THEN '右
MODBUS_BIT(11) = 0
VMOVE(1)
ELSEIF MTYPE = 10 OR MTYPE = 11 THEN '非VMOVE运动
CANCEL(2)
ENDIF
BASE(1)
IF MODBUS_BIT(20) = 1 THEN '左
MODBUS_BIT(20) = 0
VMOVE(-1)
ELSEIF MODBUS_BIT(21) = 1 THEN '右
MODBUS_BIT(21) = 0
VMOVE(1)
ELSEIF MTYPE = 10 OR MTYPE = 11 THEN '非VMOVE运动
CANCEL(2)
ENDIF
ENDIF
delay(100)
WEND
END
A、程序任务分配情况
自动运行任务0:
若为串口连接设置SETCOM参数中的mode与variable
清空运动缓冲，各轴的初始化
自定义变量的初始化与FLASH读取初始化变量
MODBUS_BIT/REG/IEEE相关变量的初始化
启动任务2作为手动任务运行
循环扫描程序:
MODBUS_BIT(0)判断启动
如果已回零，启动任务1自动程序
如果未回零，提示系统要回零先
MODBUS_BIT(1)判断停止
运动急停，停止任务1
MODBUS_BIT(4)判断回零
如果未回零，启动任务1回零程序
MODBUS_BIT(5)判断参数写入
任务1: 自动程序
选定轴0，轴1
加工运行
等待运动空闲
结束本任务
任务1:回零程序
选定轴0，轴1
开始回零
等待运动空闲
结束本任务
任务2: 手动程序
不断扫描程序:
如果待机状态下
指定轴0或轴1的手动运动，可选方向
等待运动空闲
B、程序资源分配
自定义的MODBUS_BIT资源:
MODBUS_BIT(0) 启动 按钮
MODBUS_BIT(1) 停止 按钮
MODBUS_BIT(4) 回零 按钮
MODBUS_BIT(5) 保存数据 按钮
MODBUS_BIT(10) X轴负向运动
MODBUS_BIT(11) X轴正向运动
MODBUS_BIT(20) Y轴负向运动
MODBUS_BIT(21) Y轴正向运动
MODBUS_BIT(1000) X轴 回零标志
MODBUS_BIT(1001) Y轴 回零标志
自定义的MODBUS_REG/LONG/IEEE资源:
MODBUS_REG(0) run_state 显示运行状态
MODBUS_IEEE(2) radius 显示并设置加工半径
MODBUS_IEEE(4) length 显示并设置加工长度
任务资源:
任务0：初始化变量与任务2,主循环
不断扫描外部变量来运行
任务1：由任务0启动，自动程序用于加工
由任务0启动，回零程序用于归零
任务2 ：由任务0启动，用于手动扫描
用到的全局变量资源:
run_state 运行状态
0停止，1运行，2回零
MODBUS_REG(0) 显示
home_done 回零完成的标志位
0 未回零,1 已回零
radius MODBUS_IEEE(2) 加工的半径
length MODBUS_IEEE(4) 加工的长度
FLASH资源:
扇区0 radius,length
读写数据
用到的轴资源:
轴0：X轴
轴1：Y轴
VR资源：
无
中断资源:
无
C、示波器采样波形
任务1启动，运行自动加工模块，示波器采集的波形如下图：
曲线0（红色）：轴0的目标位置DPOS(0)
曲线1（紫色）：轴1的目标位置DPOS(1)
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