摘  要：詳細介紹（shào）施耐德Premium係列PLC與喬治CVI擰緊扳手控製器進行MODBUS通訊，包（bāo）括通訊硬件配（pèi）置（zhì）、參數配置（zhì），CVI MODBUS通訊協議，擰緊扳手控製器數據讀寫，以及（jí）MODBUS通訊診斷。

     關鍵（jiàn）字：MODBUS 協議 波特率 PCMCIA

1.引言

      在汽車行業的各種裝配線中，擰緊機（jī）是裝（zhuāng）配線上（shàng）一個最常用（yòng）的機床和工具，而（ér）擰緊扳手控製器往往通過PLC通訊來進行控製（zhì），通（tōng）訊雖然具有技術性強、接線少、線路簡潔等優點，但在查找（zhǎo）故障時，搞不（bú）清通訊的原理、協議和數據讀寫（xiě）方法，則很難尋找、分析和判斷故障，甚至無從下手，常常在裝配線上控製（zhì）器通訊出現故障時，耽誤很長（zhǎng）時間，嚴重影響生產，因此研究PLC與CVI擰緊控製器進行MODBUS通訊具有非常重要的（de）現實指導意義。

2. 配置

2.1 通訊硬件配置

PLC通過CPU上（shàng）的TSX SCP 114 PCMCIA通訊卡經由線路分支器TSX SCA50連接到擰緊扳手控（kòng）製器（qì）的右（yòu）側25針RSB接口。
硬件：
PCMCIA卡：TSX SCP 114
通訊連接電纜（lǎn）：TSX SCP CM 4030 或TSX SCY CM6030（接TSXSCY21601通訊模塊）
線路分支器：TSX SCA50
RSB接口，RS485連接，針腳定義如下：
7   0V
11  RT+(DA)
19  RT-(DB)

2.2 PLC配置

      本（běn）項目PLC采用的是施耐德Premium，軟件用PL7 PRO，在“Hardware configuration”中，雙擊CPU模塊的“comm”通訊接口（kǒu）或TSX 20601模塊，在通（tōng）道框內選擇“CHANNEL1”，選擇所需通訊的（de）通訊卡類型“TSX SCP114 RS485 MP PCMCIA CARD”；

      在類型框選擇“MASTER”，並選擇通訊重試的次數和應答延時；再配置（zhì）所需其它通（tōng）訊參數，如選擇波特率19200、8個（gè）數據位、1個停止位、偶校驗。如圖1：

圖1

2.3 擰緊扳手控製器配置

擰緊扳手控製器采用（yòng）CVIPC2000軟件進行配置。

①串行連接（jiē）參（cān）數配置：

     點擊Parameters  Controller  Serial ports 進入串行連接參數配置窗口，點擊RSB Port菜單，對外設、串口類型、波特率、數據位、停（tíng）止位、奇偶校驗等進行配置，如圖2。
    Associated peripheral: PLC
    Serial port type: RS485i
    Baudrate: 9600
    Number of data bitss: 8
    Number of stop bits: 1
    Parity: none/even/odd

圖2

②PLC MODBUS連接（jiē）配置：

主要配置通訊方式、主/從選擇（zé）、地址設置等，配置路徑及配置如下（xià）。

點擊 Parameters  Controller  Peripherals進入（rù）外設配置窗口，點擊PLC菜單：
在PLC框中選擇 JBUS/MODBUS、slave、slave number: 10 （可自行定義），associated port在RSB port串行連接配置後此處會顯示為RSB port；
在fieldbus board框中配置: No、slave、network addess: 3、選Cylic、memory transfer：勾選上
設置如圖3。
 

圖3

3.CVI MODBUS通訊協（xié）議

3.1 命令/狀態（二進製輸入/輸出和網絡）
以下表格為所要讀寫的CVI擰（nǐng）緊控製（zhì）器的輸入輸出狀態和（hé）相關命令。
二進製輸入：
一個站包含14個二進製輸入，這些數（shù）據是物理輸入的狀態，它（tā）們為隻讀方式，如表1。
表1：
 
 
可根（gēn）據需要（yào）對輸入狀態進行判斷和診斷。

二進製輸出：

一個站包含15個二進製輸出，這（zhè）些數據是物理輸出的狀態，它們為隻讀方式，如表2。
表2：

當合格循環的次數等於（yú）設置合格循環的次數時，“循環OK數量”輸出為1，即（jí）總擰緊OK。

網絡輸入：

      一（yī）個站包含14個二進製輸入，其中有6個通過網絡可用，即SCY（循環啟（qǐ）動（dòng））、Dir(方向)、RPRq(報告請求)、ES(急（jí）停)、reset(複位)、Fail.ACK.(故障確認) ，如表3。
表3：

3.2 結果

擰緊結果包括一般報告、趨勢、扭矩、角度、扭矩率等，如表4。
表4：

 
3.3 選項

通過選（xuǎn）項可輸出各（gè）種所需擰緊結果數據格（gé）式。

擰緊扳手控製器默認結果數據格式：

結果值掩碼選擇，讀寫地址為0x7829，缺（quē）省值W10=7（扭矩+角度+扭矩率）

結果格式，讀寫地址（zhǐ）為0x782A，缺（quē）省值W11=0（ASCII字符格式）

結果存儲映像類型，讀寫地址為0x782B，缺省（shěng）值W12=1 （終值+擰（nǐng）緊趨勢值）

輸出擰（nǐng）緊結果（guǒ）數據格式如表5：

表（biǎo）5

4.擰緊扳手控製器數據讀取

      要讀取擰（nǐng）緊控製（zhì）器的數據，首先要掌握（wò）PLC的讀取命令及其格（gé）式，PLC讀取數據命（mìng）令為：READ_VAR(地址，目（mù）標類型，目標首址, 目標數量（liàng），數據接收區, 返（fǎn）回碼)

      地址：地址的格式為ADR（ { 網絡 . 工（gōng）作站（zhàn） } 機架號 . 模塊號 . 通道號 . 目標地址即（jí）從站地址 ），但禁止使用以下（xià）地址（zhǐ）：{ 網絡（luò） . 工作站 } APP，{ 網絡 . 工作站 } APP.num和廣播地址。

目（mù）標類型：在MODBUS通（tōng）訊方式（shì），目標類型隻能為（wéi）%M:內部位、%MW:內部字。
目標首址：要讀目（mù）標的首地址、即第（dì）一個地（dì）址（zhǐ）。
目標數量（liàng）：要讀目標的指定長度（dù），即個數。
數據接收區（qū）：要讀目標的值放到該區域，這（zhè）些數據是連續存放的。
返回碼（mǎ）：讀操作的狀態及錯誤碼。
        16#00: 讀操作正確
16#01: 操作錯誤
16#02: 應答不（bú）正確
16#03: 應答長度（dù）不符合
      下麵以扳手控製器1號扳（bān）手為例進行數據讀取，扳手控製器接在（zài）PLC CPU模塊的TSX SCP114上，故通訊地（dì）址為0號模塊（槽），CPU中配置通訊的通道號為（wéi）1，CVI扳手（shǒu）的地址設為10。

4.1 擰緊扳手控製器輸出狀態讀取

      擰（nǐng）緊扳手控製（zhì）器的輸出狀態有15個位，這（zhè）裏主要是讀取扳手控製器準備好、擰緊OK、擰緊NOK等信號（hào），讀取命令如表6。

表（biǎo）6

該指令讀0號模塊1號通道10號地址，數據（即控製器的輸出狀態）地址為128（80H）的1個字到（dào）%MW1601中（zhōng），讀操（cāo）作狀態返回到（dào）%MW1640、%MW1641、%MW1642、%MW1643中。

4.2 擰緊扳手控製器擰（nǐng）緊結果讀取

      擰緊（jǐn）扳手控製器的擰緊結果，包括一般報告、趨勢、扭矩（jǔ）、角度、扭矩率，本項目主要是讀兩個擰緊扳手的扭矩值和角度值。

      下麵讀取1號扳手擰緊扭矩結果，扭矩（jǔ）讀出命令為READ_VAR(ADR#0.1.10,'%MW',6145,3,%MW6000:3,%MW6500:4)，該指令讀0號模塊1號通道10號地址，數（shù）據（即扭矩）地址為6145（1801H）的3個字到%MW6000、%MW6001、%MW6002中，讀操作狀態返回到%MW6500、%MW6501、%MW6502、%MW6503中。返回狀態信息主要查看第一（yī）個字，其含義見上麵說明。兩個擰緊扳手的扭矩和角度讀取方法相（xiàng）同，改變讀取地址即可，數據格式默認為ASCII碼（mǎ），表（biǎo）7為讀出的結果。
表7：

在PLC中監控變量的值時，要注意（yì）變量值的格式，表中十進製8224=2020H=’  ‘。

5. 擰緊扳手控製器數據寫入

PLC寫入命令為：WRITE_VAR(地（dì）址，目標類型，目（mù）標首址, 目標數量, 要寫的數（shù）據, 返（fǎn）回（huí）碼)
地址：地址的格式為（wéi）ADR（ { 網絡（luò） . 工作站 } 機架號 . 模塊號 . 通道號 . 目（mù）標地址即從站地址 ），但禁止使用以下地址：{ 網絡 . 工作站 } APP，{ 網絡 . 工作站（zhàn） } APP.num和廣播地址。
目標類型：在MODBUS通訊方式，目標（biāo）類型隻（zhī）能（néng）為%M:內（nèi）部位、%MW:內部字。
目標首址：要寫目標的首地址、即控（kòng）製器內部的數據（jù）存放地址。
目標數量：要寫目標的指定長度，即個數。
要寫的數據：要寫（xiě）到目標的值放在該區域，這些（xiē）數據是連續存放的。
返回（huí）碼：寫操作的狀態及錯誤碼。
        16#00: 寫操作正確
16#01: 操作（zuò）錯誤
16#02: 應答不正確

      擰緊扳手控製器數據的寫入，主要是寫控製命令到擰緊扳手控製器（qì），如選擇擰緊（jǐn）程序、反轉擰鬆、擰緊扳手控製器複位、清零，它們的寫入（rù）操作一樣，僅要寫的（de）值不一樣，其值（zhí）根據需（xū）要確定，如要選擇5號擰緊程序，則值為（wéi）37（25H），反轉擰（nǐng）鬆則（zé）為96（60H），複位則（zé）為512（200H），清零則為0，寫入命令如（rú）表8。
表8：

      該指令寫0號模塊1號通道10號地址，把%MW1694一個字的值寫到地址為132（84H）的控製器中，寫操作狀（zhuàng）態返回到%MW1610、%MW1611、%MW1612、%MW1613中。改變（biàn）%MW1694的值（zhí）就可把各種命（mìng）令寫入扳手控製器中。

6. 通訊診斷

      在通訊時，通訊診斷非常重要，我們可以通過SCP 114 PCMCIA通訊卡進行診斷。TSX SCP 114 PCMCIA卡上（shàng）有（yǒu）兩個LED指示燈，一個是紅色故障（zhàng）燈“ERR”，亮時表示出錯，正常情況（kuàng）下熄滅。另一個（gè）為黃色通訊燈“COM”，表示線路的通訊狀況，有通訊即讀寫數據時閃爍，讀寫（xiě）完後熄滅；無通訊即不讀寫數據時（shí）熄滅。如果無通訊時（shí），黃燈不停地（dì）閃爍（shuò），屬於通（tōng）訊不正常。兩個LED燈的狀態診（zhěn）斷如表9。診斷同時（shí）還可以查看通訊（xùn）讀寫（xiě）時的返回碼，並根據返回碼進一步確定通訊故障。尤其要特別注意的是通訊線（xiàn）路的屏蔽（bì）接地非常重（chóng）要。
表9：

7. 結語
     CVI控製器使用廣（guǎng）泛（fàn），其MODBUS通訊應用技術性強，許多自（zì）動化人員對其不了解，碰到通訊問題非常棘手，通過（guò）上述（shù）通訊應用的詳細介紹，必將給廣大CVI控（kòng）製器設計和維修人員提供非常實（shí）用的技術指導（dǎo）。