快速入门 | 篇二十：正运动技术运动控制器MODBUS通讯

供稿：深圳市正运动技术有限公司

关键词：正运动技术,运动控制器,MODBUS
摘要：MODBUS协议是一个通用的标准协议，几乎所有的控制设备和智能化仪表都支持MODBUS协议，这样不同厂家的设备之间就可以互相通讯，连接到同一个控制网络。

材料准备

1.电脑1台

2.控制器2个

3.+24V直流电源1个

4.驱动器+电机若干

5.交换机1个

6.控制器接线端子若干

7.网线若干

8.连接线若干

另：IO设备、扩展模板等根据需求选用。

MODBUS

通讯协议简介

MODBUS协议是一个通用的标准协议，几乎所有的控制设备和智能化仪表都支持MODBUS协议，这样不同厂家的设备之间就可以互相通讯，连接到同一个控制网络。

MODBUS的串行传输模式分为：RTU模式和ASCII模式，RTU模式通讯传输的数据为二进制数据，ASCII模式通讯传输的数据为ASCII码，RTU模式的通讯速率比ASCII模式快。

MODBUS发展至今包含好几种协议模式：控制器的串口和网口的默认协议均为MODBUS协议，其中串口为MODBUS_RTU协议，网口为MODBUS_TCP协议。

控制器支持MODBUS_RTU模式的串口：RS232、RS485、RS422，当从串口接收到数据时,会直接根据报文中的数据进行控制。

控制器支持的网口协议MODBUS_TCP接口：EtherNET网口。

网口主要用于与PC与人机界面通讯。

控制器的串口和网口在 MODBUS协议下读写数据，使用MODBUS相关指令读写，数据保存在MODBUS寄存器中传递。也可以通过指令将串口或网口配置为无协议模式，采用自定义通讯指令读写数据。

ZMC316 系列脉冲型控制器各接口配置如下：

通讯接口包含RS232，RS485，RS422，以太网，U盘，CAN接口。

自带16个脉冲轴，面板上包含15个脉冲接口和3个编码器接口，第16个脉冲轴由OUT输出口控制。

支持使用扩展模块扩展至24个脉冲轴，支持多达24轴直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴设置等；采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。

应用程序可以使用ZDevelop软件或VC、VB、VS、C++、LabVIEW、C#等软件来开发。

01三类串口说明

RS232串口常用于连接PC或人机界面

RS485串口常用于与控制装置和智能仪表的通讯控制

RS422串口只有个别型号控制器才有此接口

RS232

控制器的RS232接口可以做MODBUS主站或从站，支持1个主站发送数据，1个从站接收数据。做主站时，可连接驱动器、变频器、温控仪等，进行数据读出与写入的控制。做从站时，可连接人机界面，用来监控运行状态，常用于连接PC或人机界面。

控制器的RS232接口采用DB9公头，使用相应的连接线连接两个设备。

RS232的标准接线只需要三根线即可，2根数据信号TXD和RXD，1根地线EGND，数据信号TXD与RXD交叉连接，再将EGND连到一起。

接线参考如下：

RS485

主要提供主/从站的多台通讯设备联机，理论上支持128个节点。做主站时，可连接驱动器、变频器、温控仪等，进行数据读出与写入的控制；做从站时，能与PLC通讯，可连接人机界面，用来监控运行状态。

RS485接口采用差分传输方式，通过判断A与B之间的电压差来确定是高电平或低电平。

控制器的RS485接口采用了简易接线方式，如下图所示，控制器的485A、485B、EGND地线，分别接第一个从站的A、B、地线, 然后再接第二个从站的A、B、地线(A 接 A， B 接 B，信号共地)，并且控制器和最后一个从站的485A 和485B 要并联120 欧电阻防止信号反射，线缆需要使用屏蔽双绞线，避免信号干扰，每个节点支线的距离要小于3m。

RS422

控制器的RS422接口可以做MODBUS 主站或从站，支持1发10收。

控制器的RS422接口采用了简易接线方式，为四线制，接线时需要接5根线，RX+/RX-（接收信号）、TX+/TX- （发送信号）、一根信号地线。

控制器的RS422接口相比RS485和RS232，布线成本高，接线容易弄错，包含422接口的控制器型号很少。

02串口参数

连接串口使用：串口通常可选RS232串口或RS485串口，不管哪种串口，除了端口号和接线方法有所不同，默认参数与操作指令都是相同的。

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。

控制器所有串口的MODBUS协议站号ADDRESS为1-127，缺省=1。

在一个MODBUS网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数，否则无法通讯。

控制器默认PORT0(COM0)为RS232串口，PORT1(COM1)为RS485串口，PORT2(COM2)为RS422串口，支持在线命令窗口发送?*setcom打印查看，或在“控制器状态”窗口查看。

SETCOM指令除了可以配置串口的通讯基本参数外，还可以选择参数配置通讯协议，设置控制器为主端设备还是从端设备，默认为从端，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：

1.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)

2.控制器通过RS485做主站时，mode参数选择协议：14

Port1：setcom(38400,8,1,0,1,14,2,1000)

03网口参数

控制器网口支持MODBUS-TCP协议，出厂默认IP地址为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个网口通道，可在在线命令发送?*port打印查看，如下图，网口的端口号为502。

不同的控制器可通过网口互联，EtherNET网线接口只有一个，可使用交换机，网口互联的前提是两个控制器均有CONNECT通道，用MODBUSM_DES2指令开启连接。

04串口/网口读写

MODBUS通讯通过功能码告诉被寻址到的终端执行何种功能，如运行命令、读取监控状态、修改参数、读取参数等，MODBUS协议制定了相关的功能码。

串口和网口通讯的连接方法不同，读写都是使用同一套指令，数据由MODBUS寄存器存储。

1.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(布尔型)。

字寄存器：包含MODBUS_REG(16位整型)、MODBUS_LONG(32位整型)、MODBUS_IEEE(32位浮点型)、MODBUS_STRING(8位字节型)。

控制器中MODBUS字寄存器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。

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：

2.MODBUS读写相关指令

3.MODBUS读/写语法格式相同，如下所示:

MODBUSM_REGGET (startreg, num, local_reg)

startreg：对端的寄存器起始编号，从0开始

num：寄存器个数

local_reg：从本地系统MODBUS寄存器中取值，起始编号

MODBUSM_REGSET (startreg, num, local_reg)

startreg：对端的寄存器起始编号，从0开始

num：寄存器个数

local_reg：从本地系统MODBUS寄存器中取值，起始编号

使用示例：

MODBUSM_REGGET(0,10,100) '把对端位寄存器0~9复制到通讯本地的寄存器100~109

MODBUSM_REGSET(0,10,100) '把本地位寄存器100~109设置到通讯对端的寄存器0~9

4.建立MODBUS通讯

(1)串口

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

ADDRESS1 = MODBUSM_DES([port])

address：对端的modbus协议站号

port：当前modbus主通讯的port号

timer：消息超时时间设置，缺省1000ms。

resendset：超时消息重发设置，0-不重发，1-SEND指令重发，2-SEND与MODBUSM指令都重发。

(2)网口

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

id：对方控制器的MODBUS从端ID，缺省1

port：支持两种模式，?*PORT确认通道号及模式

ETH时，作为MODBUS_TCP主端通道

CONNECT时，做为控制器互联通道

desipaddress：字符串，对方控制器的IP地址

timer：消息超时时间设置，缺省1000ms

resendset：超时消息重发设置，0-不重发，1-SEND指令超时重发，2-SEND与MODBUSM指令都超时重发。

05串口通讯例程

控制器RS485做主站与从站的通讯。

工程项目下包含三个文件：

ModbusRead.bas ：建立通讯连接，主站读取从站数据。在线命令RUN开启任务，开启前先停止写入任务，开启语法：RUN "ModbusRead", 1。

ModbusSet.bas ：建立通讯连接，主站数据复制到从站。在线命令RUN开启任务，开启前先停止读取任务，开启语法：RUN "ModbusSet", 2。

ModbusIni.bas ：参数初始化，设置RS485的主从端，从站节点个数等信息。设为上电自动运行任务。

例程设置了一个从站，支持设置多个从站，从站数量修改slaveCount参数。

为了方便观察数据，主站和从站均使用的控制器，将两个控制器通过RS485连接。

注意主站控制器的RS485需要处于ModbusMaster模式，如下图。从站控制器的RS485需要处于ModbusSlave模式。

ModbusIni.bas文件程序

'************************变量定义*********************

Global slaveCount

slaveCount = 1 '从站的数量

'因为从站地址ADDRESS不能为0, 0为广播地址，所以后面的slaveID是从1开始, 所以数组大小+1

Global slaveID(slaveCount+1)

For i = 1 to slaveCount '索引从1开始

slaveID(i)=i '从站ID从1开始, 一般由拨码或者从站设置软件设置

writeSlaveID = 1 '用户可通过PC程序选择要写入哪个从站数据

keepReading = 1 '持续读取的判断标志变量, 用户不需要修改，用做while循环条件

modbusErrorStatus = 0 '判断是否通信正常的标志变量

'************************串口参数设置*********************

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

'参数依此为：波特率，数据位，停止位，校验位，串口端口号（默认232端口号0，485端口号为1）

'后三个缺省参数：MODBUS模式（14代表控制器做主站，默认4为从站），MODBUS寄存器设置（2为缺省, MODBUS寄存器独立, 不和VR或TABLE映射），通信超时阈值

SETCOM(38400,8,1,0,1,14,2,1000)

ModbusRead.bas文件程序

'互斥操作，防止读写同时操作，多个modbus指令同时运行, 会造成通信出错

'STOP "modbusSet.bas"

'用做modbus通信的成功标志变量

modbusErrorStatus = 0 '通讯正常值为0，通讯异常值为1

while keepReading

For i = 1 to slaveCount

MODBUSM_DES(slaveID(i),1) '和从站1通讯

'MODBUSM_REGGET (0, 8, 10),从站1寄存器0-7的数据复制到主站10-17

MODBUSM_REGGET(0,8,slaveID(i)*10) '获取对端寄存器值

WAIT UNTIL MODBUSM_STATE <> 1 '等待消息结束

IF MODBUSM_STATE=0 THEN

?slaveID(i),"号节点通讯正常"

Else

?slaveID(i),"号节点通讯出错!!!"

modbusErrorStatus = 1

'可以在此处加入用户的错误处理程序

Endif

Delay(100) '两个节点之间的通信延时

ModbusSet.bas文件程序

'互斥操作，防止读写同时操作

keepReading = 0

STOP "ModbusRead.bas"

modbusErrorStatus = 0

'如果取消对从站ID的判断(If), 则需要提前写好所有从站对应的主站寄存器数据

FOR i = 1 To slaveCount

IF slaveID(i) = writeSlaveID THEN '遍历从站节点,writeSlaveID参数选择将主站数据写到哪个从站节点

MODBUSM_DES(slaveID(i),controllerPort) '建立主从站连接

'MODBUSM_REGSET(10, 2, 110)，主站寄存器110-111的数据传递给从站1的10-11

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

WAIT UNTIL MODBUSM_STATE <> 1 '等待消息结束

IF MODBUSM_STATE=0 THEN

?slaveID(i),"号节点通讯正常"

ELSE

modbusErrorStatus = 1

?slaveID(i),"号节点通讯出错!!!"

'可以在此处加入用户的错误处理程序

ENDIF

DELAY(100) '两个节点之间的通信延时

ENDIF

DELAY(3000)

'RUN "ModbusRead.bas"

运行效果

1.MODBUSM_REGGET读取：读取从站MODBUSM_REG寄存器0-7共8个数据到主站的 MODBUSM_REG寄存器10-17。

从站数据：

主站初始数据均为0，读取完成主站数据：读取了从站的8个数据。

2.MODBUSM_REGSET写入：将主站MODBUSM_REG寄存器110-111共2个数据写入从站的 MODBUSM_REG寄存器10-11。

主站数据：

读取完成从站的数据如下：读取了主站的2个数据。

06网口通讯例程

采用两个控制器通过交换机网口互联。

主端控制器IP：192.168.0.11

从端控制器IP：192.168.0.36

分别使用ZDevelop软件连接这两个控制器，接线参考如下，采用ETH网口通道5，下载程序后查看运行效果。

主端程序

MODBUS_REG(0)=0

MODBUSM_des2($1 , 5, "192.168.0.36") '主端与从端建立连接，控制器IP不能相同

WHILE 1

FOR i =0 TO 10

MODBUS_REG(0) = i

MODBUSM_REGSET(0,1,0) '主端数据写入从端

MODBUS_REG(0) = 99

MODBUSM_REGGET(0,1,0) '主端从从端读取数据

IF MODBUS_REG(0) <> i THEN '判断MODBUSM_REGGET(0,1,0)是否读取成功

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

ENDIF

END

从端程序

ADDRESS=1 '从端站号

MODBUS_REG(0)=0

WHILE 1

IF MODBUS_REG(0) <> 0 THEN

PRINT MODBUS_REG(0)

ENDIF

WEND

END

运行效果：

主端先将数据传给从端，修改主站数据后，再从从端获取数据，获取数据成功，IF条件不满足，打印不执行。

从端接受来自主端的数据，改变了MODBUS_REG(0)的值，并循环打印。

07网口互联例程

采用两个控制器通过交换机网口互联。

主端控制器IP：192.168.0.11

从端控制器IP：192.168.0.36

分别使用ZDevelop软件连接这两个控制器，采用CONNECT互联通道20，必须两个控制器都包含CONNECT通道才可以正常通讯，下载程序后查看运行效果。

主端程序

MODBUS_REG(0)=0

MODBUSM_des2($1 , 20, "192.168.0.36") '主端与从端建立连接，控制器IP不能相同

WHILE 1

FOR i =0 TO 10

MODBUS_REG(0) = i

MODBUSM_REGSET(0,1,0) '主端数据写入从端

MODBUS_REG(0) = 99

MODBUSM_REGGET(0,1,0) '主端从从端读取数据

IF MODBUS_REG(0) <> i THEN '判断MODBUSM_REGGET(0,1,0)是否读取成功

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

ENDIF

END

从端程序

ADDRESS=1 '从端站号

MODBUS_REG(0)=0

WHILE 1

IF MODBUS_REG(0) <> 0 THEN

PRINT MODBUS_REG(0)

ENDIF

WEND

END

运行效果：

与网口通讯例程相同，主端先将数据传给从端，修改主站数据后，再从从端获取数据，获取数据成功，IF条件不满足，打印不执行。

从端接受来自主端的数据，改变了MODBUS_REG(0)的值，并循环打印。

正运动技术运动控制器MODBUS通讯就讲到这里，更多学习视频及图文详解请关注我们的公众号“正运动小助手”。

本文由正运动技术原创，欢迎大家转载，共同学习，一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有，如有转载请注明文章来源。

发布时间：2021年7月13日 10:56 人气：审核编辑(王静 )

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