ModbusTCPIP通讯在工业生产中的应用
摘 要：Modbus协议是一种已广泛应用于当今工业控制领域的通用通讯协议。ModbusTCP/IP则是运行在TCP/IP上的Modbus报文传输协议。通过此协议，控制器相互之间，或控制器经由网络（如以太网）可以和其它设备之间进行通信。ModbusTCP/IP协议已经成为一通用工业网络应用层的标准，有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。文章以公司老污水处理控制系统改造项目的实施来介绍Modbus TCP/IP通讯在工业生产中的应用。
关键词：Modbus TCP；污水处理；控制系统改造 1 老污水处理控制系统改造项目的实施背景
公司老污水处理系统由于前期污水处理量较小，采用的是施耐德Quantum系列PLC，通过Modbus通讯线与触摸屏连接，自动化程度较低，生产岗位人员通过在触摸屏上设置修改参数来进行生产操作，劳动强度大。随着公司后续项目的投产，污水处理量增大，公司配套增加了一套新污水处理系统，新系统配备了上位机，采用西门子S7-300系列PLC和WINCC7.0上位机软件，自动化程度高，使生产操作方便、快捷，有效降低了生产岗位人员的劳动强度。由于新老系统相互独立，即使在老污水系统需要控制的设备较少情况下，
每班仍需派专人操作，造成生产岗位人员匮乏，为解决这一问题我们对老污水处理系统进行了改造。通过采用ModbusTCP/IP通讯协议，将老污水处理系统中需要远程控制设备的PLC点采集到新污水PLC控制系统进行监控，并在新污水处理控制系统中编写相应程序以达到在新污水系统上位机上控制老污水处理系统设备运行的目的。 2 老污水处理控制系统改造项目的具体实施过程 为了实现老污水系统施耐德PLC中的模拟量和开关量的状态在新污水系统WINCC7.0画面中显示和控制，本改造项目采用Modbus TCP/IP通讯协议，使WINCC7.0与施耐德Quantum PLC直接通讯，系统结构图如图1： 2.1 硬件及网络配置
为实现上述功能，在施耐德PLC控制柜处增加了一个交换机，通过敷设光缆将两套系统连接起来。再通过编程软件在程序中创建新网络，配置IP地址及网络类型，在硬件配置中为CPU上的以太网口分配网络。 2.2 Wincc组态连接
网络配置好后打开Wincc7.0上位软件，在Wincc7.0上位软件中右键“变量管理”选择“打开”，右键“Modbus TCP/IP”选择“新建连接”，为新建的连接命名，并右键“连接参数”，设置连接属性：配置好CPU类型、服务器以太网IP地址、端口号（设置为Modbus TCP/IP标准的502端口）
及远程从站的地址（在局域网时，服务器端IP地址和客户端IP地址需要在同一个子网内。即：要求点分四段IP表示法的前三段地址要相同）。 2.3 创建变量
“Modbus TCP/IP”通讯支持以下数据类型：二进制变量、有符号16位数、无符号16位数、有符号32位数、无符号32位数、浮点数32位IEEE754、文本变量8位字符集、文本变量16位字符集。
在之前创建的新建连接下创建实现功能所需要的变量，施耐德Quantum PLC寄存器编址从1开始，与Modbus地址的对应关系为：%m对应0X，%i对应1X，%iw对应3x，%mw对应4x。例如：%m1对应000001，%i1对应100001，%iw1对应300001，%mw1对应400001。 2.4 编程及流程图绘制
上述步骤完成以后，即在S7-300编程软件中根据原控制逻辑编写相应的控制程序，并通过Wincc7.0绘制相应的流程图，最终实现老污水系统设备在新污水系统中的控制。 3 结束语
通过Modbus TCP/IP通讯，实现了老污水系统设备在新污水系统中的控制，使新老系统集成在一个上位软件画面上，查看流程更加完整、直观，操作更加方便、快捷。有效解决了生产岗位人员匮乏的问题，同时减轻了操作人员日常