基于RS485接口Modbus协议的PLC与多机通讯

本文在艾默生PLC与其变频器的通讯基础上加入了基于RS485接口Modbus协议的PLC与单片机的多机通讯。介绍了艾默生PLC与其变频器的通讯特点,详细描述了通讯系统的硬件构成以及软件设计过程。所设计的通讯方案已经成功应用于混合动力电动汽车驱动电机及发动机节气门的综合控制。 《基于RS485接口Modbus协议的PLC与多机通讯》 在现代工业自动化领域，PLC（可编程逻辑控制器）与单片机的通信扮演着至关重要的角色。艾默生PLC以其高稳定性、强抗干扰能力以及丰富的功能在控制系统中广泛使用，而单片机因其低成本和灵活性在众多应用中独树一帜。本文探讨了一种将这两种设备通过RS485接口和Modbus协议实现多机通讯的方法，特别地，这一通讯方案已成功应用于混合动力电动汽车的驱动电机和发动机节气门控制。 1. RS485接口与Modbus协议介绍 RS485接口是一种用于长距离、多节点通信的物理层标准，它允许设备在两线制差分信号模式下工作，提高了抗噪声干扰能力和通信距离。而Modbus协议是一种公开的、简单易用的通信协议，广泛应用于工业自动化设备间的数据交换，其RTU（远程终端单元）模式适合在非网络环境中使用。 2. 硬件设计 通讯系统的核心是信号转换电路，通过MAX485芯片将单片机的TTL电平转换为RS485电平。MAX485芯片内置驱动器和接收器，能够实现半双工通信。PLC通过RS485总线的A、B端与设备通信，A端电平高于B端时代表数据为1，反之为0。在A、B两端添加匹配电阻，以确保信号的稳定传输。 3. 软件设计 系统采用主从架构，PLC作为主机，电机变频器和单片机作为从机。PLC与电机变频器间的通讯基于9600bps的波特率，数据格式为1-8-N-2，即1个起始位、8个数据位、无奇偶校验位和2个停止位。通信帧采用RTU格式，包含地址码、命令码、数据和CRC校验。在接收信息后，从机会检查地址码，执行命令并回送响应。单片机通过计时方法判断接收的是否为帧的第一个字符，从而确定是否进行数据处理和校验。 3.1 PLC与电机变频器通讯特点 PLC作为主机，按照Modbus RTU协议发送监控命令，等待从机响应。从机在接收到正确的地址码后执行命令并返回应答，所有从机在任何时候都处于接收状态。主机与从机之间的帧间隔由特定的空闲时间界定，以避免数据冲突。 3.2 PLC与单片机通讯实现 单片机以“方式一”工作，接收数据时需区分第一个字符。通过检测RI（接收中断标志）的变化时间和间隔来判断帧的第一个字符。通信帧字节数规定为6个，单片机在接收到自己的地址后处理后续数据，通过CRC校验确保数据的准确性。 总结，该文详细阐述了如何利用RS485接口和Modbus协议实现PLC与单片机的多机通讯，包括硬件连接和软件设计，为实际工程提供了具体的操作指导。这一方案在混合动力汽车控制系统中的成功应用，充分展示了其在复杂系统控制中的实用性。通过这样的通讯方式，可以实现不同设备间的高效协同，进一步提高自动化系统的性能和可靠性。