CONTROLLOGIX与第三方设备的通讯方法探讨
一、 前言
目前的自控系统中，往往不仅要求接入常规的数字量、模拟量输入输出信号，还需要将一些第三方的设备接入自控系统。当第三方设备具有通用接口协议时可使用相应的通信模块直接接入，当设备使用自定义协议时则较为麻烦，需要调试人员自己编程与第三方设备进行通讯。各PLC厂家分别推出了串口通讯模块用于与一些非标设备进行通讯，如AB Controllogix系列的1756-MVI/D，SLC系列的1747-BAS模块，SIEMENS 的CP340/341，CP440/441等，下面以1756-MVI/D模块与CD194E多功能电力仪表通讯为例介绍PLC与第三方设备通讯的一种方法。
二、 MODBUS通讯协议分析
江阴长江斯菲尔电力仪表公司CD194E系列的多功能电力仪表是采用远程RS-485数字接口（差分、半双工）和使用MODBUS-RTU通讯协议，来实现对仪表的编程、数据采集等功能，MODBUS协议简介如下：
MODBUS协议是一种主从式点对点的通讯协议，允许一台主机和多台从机之间进行数据通信，在CD194E系列的多功能电力仪表通讯系统中，主机是微机（PC、工控机、PLC），从机是CD194E系列仪表。在该通讯系统中，允许系统连接多达128个仪表及1200米的通讯距离。通讯方式采用主机请求，从机应答。即：主机提出命令请求，从机响应接收数据后作数据分析，如果数据满足通讯规约，从机做数据响应。
主、从机间的通讯每一帧数据包含以下信息（16进制）：
从机地址、命令字、信息字、校验码
从机地址（1个字节）：从机设备号，主机利用从机地址来识别进行通讯从机设备。
命令字（1个字节）：设定主机对从机的通讯内容。
信息字（N个字节）：包括进行两机通讯中各种数据地址、数据长度、数据信息。
校验码（2个字节）：用于检测数据通讯错误，采用循环冗余码CRC16。
通讯参数的设置：通过仪表上的编程键盘对仪表的仪表地址（1-247）、通讯速度（4800或9600）和数据格式（1个起始位，8个数据位，1个停止位，可选择无校验位、奇校验位、偶校验位。）进行设置。
三、1756-MVI/D模块介绍
1756-MVI/D模块是CONTROLLOGIX系统使用的多厂商接口模块（ControlLogix Multi-Vendor Interface Module），主要用于与第三方设备进行通讯，MVI系列种类繁多，大多具有固定协议，可支持MODBUS、MODBUS PLUS等多种网络，它与PROSOFT公司提供的第三方模块MVI56系列基本相同。其中的MVI/D模块是可编程通讯模块。
该模块具有SETUP MODE和APPLICATION MODE两种工作方式。当模块上的设置开关处于SETUP模式时，我们可通过超级终端(Hyper Terminal)软件对模块进行设置，初始化时要注意超级终端选择相对应的波特率等参数。
1756-MVI/D模块的通讯端口可通过短接片设定为RS232,RS422及RS485三种通讯协议。实际应用中我们选用了RS232通讯外接RS232/485转换模块进行通讯。
四、 PLC通讯软件的规划与开发
Modbus通讯协议执行过程：
主机通过网络传送给从机以下内容来建立起主从通讯方式:
(1) 建立起主从通讯方式
•从机地址
•定义所请求动作的操作码
•要发送的数据
•校验码
(2) 从机返回的内容包括:
•所采取的动作
•返回的数据
•校验码
如果错误发生在接收信息时或从机不能执行要求的操作，从机将会产生一个出错信息并作为响应送出。
Modbus命令较多，根据工程实际情况，我们将数据通讯流程作了适当的简化，PLC定时发送数据读取命令，然后等待仪表返回读取的数据，在设定的时间间隔内未读取正确信息，则接受缓冲区清零，发送下一个仪表数据查询命令，等待下一个仪表返回数据…如此循环往复。
PLC发送的数据由于较规则，一般命令字节较短，我们可以将之事先编制好，存放在PLC中，定时依次将这些命令传送到通讯模块中，通过通讯口将其发出，当接收到指定帧后进行数据校验，如正确则将其传送到PLC中相应位置进行处理，如不正确或未收到返回信息则该站点通讯故障计数器加1，当连续三次接受不成功则报警通讯故障。
五、 调试中发现的问题
在调试中我们也发现了一些问题，主要有以下两点：
1. 在系统调试中，发现一奇怪的现象，当MVI56模块端口设置为485形式时，与仪表通讯不正常，但用一笔记本挂接在网络上可侦测到MVI56模块发出的字符，改为232接口形式外加232/485转换器通讯正常，经咨询技术支持，判断为仪表的485电平信号和MVI56-MCM的485电平信号不匹配。对于这种情况建议使用232/485转换器。
2. 哪一根线是A、哪一根线是B不同的制造商采用不同的标签规定，有可能不同厂家的设备连接时需要交换接线以便确定，这也是最简便的方法。其实B线应该是在空闲状态下电压更高的那一根。即A线相当于-，B线相当于+。可在网络空闲的状态下用电压表检测。如果B线没有比A线电压更高，那么就会存在连接问题。
六、 结束语
该通讯系统通过反复调试，达到了预定的应用效果，系统运行稳定。相对与使用上位机系统与第三方设备通讯而言，该通讯系统的优点是：
1． PLC系统直接通讯在硬件上接线等更为方便，无须将这些第三方设备通讯线接至中控室计算机。
2． 系统稳定可靠，虽然PLC系统通讯程序的编制调试不太直观，调试周期相对较长，但由于PLC的MTBF比计算机高得多，且人为因素较少，所以其运行的可靠性大大提高。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
