舒秋旺

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

TIA portal（博途）是西門子工業(yè)自動(dòng)化集團(tuán)發(fā)布的一款全新的全集成自動(dòng)化軟件，是業(yè)內(nèi)首個(gè)采用統(tǒng)一的工程組態(tài)和軟件項(xiàng)目環(huán)境的自動(dòng)化軟件［1］。TIA portal軟件是新一代工程組態(tài)軟件，幾乎可以應(yīng)用于所有工業(yè)領(lǐng)域,包括過程工業(yè)，制造工業(yè)，混合工業(yè)以及工業(yè)所涉及的所有制造和過程自動(dòng)化產(chǎn)品。借助于全新的博途軟件平臺(tái)，用戶能夠高效便捷的開發(fā)和調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)。

Modbus通訊協(xié)議應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言［2］。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通信。Modbus通訊協(xié)議已經(jīng)成為一種通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有幀格式簡單、緊湊，通俗易懂，用戶使用容易，廠商開發(fā)簡單等特點(diǎn)。

S7-1500是西門子工業(yè)自動(dòng)化集團(tuán)推出新一代SIMATIC S7系列可編程控制器。S7-1500具有多方面特點(diǎn)：高水平的系統(tǒng)性能；標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)動(dòng)控制工藝組態(tài)；工業(yè)業(yè)信息安全集成從塊保護(hù)延伸至通訊完整性，確保用戶應(yīng)用安全；功能安全性方面通過了EN 61508，符合IEC62061中SIL 3級(jí)安全應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

眾加利Lark500工業(yè)電子秤采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)一體化的電子稱量裝置，滿足并解決工業(yè)中提出的“快速、準(zhǔn)確、連續(xù)、自動(dòng)”稱量要求［3］。稱量準(zhǔn)確可靠、顯示快速清晰并且具有自動(dòng)檢測系統(tǒng)、簡便的自動(dòng)校準(zhǔn)裝置以及超載保護(hù)等裝置。集成了支持Modbus-RTU通訊協(xié)議的RS485通訊端口，該通訊協(xié)議與其他通訊方式相比具有協(xié)議完全公開且國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、通訊速率快、格式通俗易懂以及其開發(fā)免費(fèi)等特點(diǎn)，使之更符合法制計(jì)量管理和工業(yè)生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用要求。

2 安裝軟件

安裝該軟件要求：計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)為64位WIN7/10；內(nèi)存至少8G；圖形分辨率最小 1920 x 1080。依次將西門子軟件：STEP 7 Professional V14、WinCC Professional V14、S7-PLCSIM V14 安裝到計(jì)算機(jī)中。當(dāng)軟件安裝成功后，可以在桌面看 到 TIA Portal V14、WinCC RT Start、S7-PLCSM V14的快捷方式。

3 硬件組態(tài)及網(wǎng)絡(luò)配置

3.1 硬件組態(tài)

雙擊“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”進(jìn)入硬件組態(tài)界面。在右側(cè)硬件目錄中，從“控制器”添加SIMATIC S7-1500CPU。雙擊該CPU，進(jìn)入設(shè)備視圖，雙擊“通訊模塊”，選擇CM PtP RS422/485 HF，然后添加一個(gè)PS 25W 24VDC的電源模塊［4］。PLC硬件組態(tài)圖如圖1所示。

圖1 PLC硬件組態(tài)圖

3.2 網(wǎng)絡(luò)配置

（1）配置PLC網(wǎng)絡(luò)屬性：單機(jī)“設(shè)備視圖”進(jìn)入設(shè)備界面，單機(jī)CM PtP RS422/485 HF通訊模塊，進(jìn)入屬性界面，如圖2所示。在“常規(guī)”“項(xiàng)目信息”中改變名稱。在“RS422/485接口”屬性欄中，設(shè)置工作模式“半雙工（RS485）2線制”；在“端口組態(tài)”中，選擇“自由口/Modbus”通訊協(xié)議；在“端口參數(shù)選項(xiàng)”中，設(shè)置“傳輸速率”、“奇偶校驗(yàn)”“數(shù)據(jù)位”、“結(jié)束位”等參數(shù)。

圖2 通訊模塊屬性界面

（2）配置電子秤Lark500： 通過面板按鈕進(jìn)入“串口（串口應(yīng)用參數(shù)設(shè)定）”界面，選擇Modbus1：分度格式Modbus-RTU通訊。設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位（該項(xiàng)參數(shù)應(yīng)當(dāng)與PLC通訊模塊參數(shù)一致）、節(jié)點(diǎn)地址。如圖3所示。

（3）配置數(shù)據(jù)塊：在項(xiàng)目樹中，雙擊“添加新塊”，建立全局DB塊。由于Modbus指令讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)區(qū)必須為指針尋址，所以必須是有絕對地址的區(qū)域方可訪問，而S7-1500創(chuàng)建的DB塊缺省為優(yōu)化的DB塊，變量沒有絕對地址，故在該DB塊點(diǎn)右鍵，在在全局DB塊屬性中將“優(yōu)化的塊訪問”前的勾去掉。在數(shù)據(jù)塊中新建數(shù)組“array{0..100}of word”，用于讀取和寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

4 通訊程序

Modbus RTU編程需要調(diào)用Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Master 指令，其中Modbus_Comm_Load 指令通過 Modbus RTU 協(xié)議對通信模塊進(jìn)行組態(tài)，Modbus_Master 指令可通過由 Modbus_Comm_Load 指令組態(tài)的端口作為 Modbus 主站進(jìn)行通信［5］。通訊指令編程如圖4、圖5所示。

編程過程中應(yīng)當(dāng)注意的是MB_MASTER 使用MODE 輸入而非功能代碼輸入。MODE 和Modbus地址范圍一起確定實(shí)際Modbus 消息中使用的功能代碼。Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Master指令各參數(shù)意義如表1、表2所示。

圖4 Modbus_Comm_Load指令編程

圖5 Modbus_Master 指令編程

表1 Modbus_Comm_Load指令各參數(shù)意義

5 下載與檢驗(yàn)

在TIA中完成PLC和電子秤Lark500的組態(tài)，以及通過完成計(jì)算機(jī)硬件機(jī)架的配置后［6］，在編譯完全沒問題的情況下，就可以通過軟件將硬件組態(tài)和程序下載至PLC中了，如圖6所示。

在全局?jǐn)?shù)據(jù)DB塊的在線視圖中，可以直觀的觀察到電子秤的實(shí)時(shí)變化的重量，如圖7所示。在數(shù)組“array{0..100}of word”中，第一個(gè)字到第三個(gè)字依次代表：實(shí)時(shí)重量、皮重凈重。顯示數(shù)據(jù)“3277”，顯示類型為16進(jìn)制，轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)后值為“12919”，由于電子秤Lark500采用分度計(jì)量模式，配置參數(shù)時(shí)設(shè)定為0.02，故需要將上訴三個(gè)數(shù)值乘以 0.02，得到最終的重量數(shù)值“258.38”［7］。觸摸屏顯示實(shí)時(shí)重量如圖8所示。

6 結(jié)束語

采用上述設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn) S7-1500 PLC 同眾加利lark500電子秤間的通訊。隨著電子秤不斷的革新，性價(jià)比、安全可靠性、控制靈活性、操作簡易性、人機(jī)交互性和管理自動(dòng)化均將獲得極大提高，在自動(dòng)控制和工業(yè)稱重等多行業(yè)都有應(yīng)用價(jià)值。

表2 Modbus_Master指令各參數(shù)意義

圖6 硬件和程序下載

圖7 在線監(jiān)控實(shí)時(shí)重量

圖8 觸摸屏實(shí)時(shí)重量