学文网摘 要：Modbus-TCP是运行在TCP/IP上的Modbus传输协议。应用Modbus-TCP构建的工业太网络具有组网简单，通信高效、稳定的特点，因而在工业工程中得到了较多的应用。该文以Modebus-TCP通信在全国工业机器人技术大赛中的具体应用为例，详细阐述了Modebus-TCP在以西门子自动化设备为基础的工业工程中的一般用法。
关键词：TIA Portal；Modbus-TCP；S7-1200 PLC
前言
西门子TIA Portal全集成自动化软件是业内首个采用统一工程组态和软件项目环境的自动化软件，适用于西门子所有自动化工程任务，功能非常强大。目前，国内还在广泛使用的西门子早期产品S7-200 PLC系列不能在该系统平台上应用。随着西门子S7-1200 PLC逐渐替代S7-200，TIA Portal软件系统必将在国内得到广泛使用。
Modbus-TCP协议是运行在TCP/IP上的Modbus报文传输协议。通过此协议，控制器相互之间可以通过工业以太网和其他设备之间通信。互联网编号分配管理机构给协议赋予的TCP编口号为502。在全国工业机器人技术大赛系统中使用的PLC为S7-1200系列，因此必需用TIA Portal软件来为硬件组态及进行系统程序开发和调试。系统中S7-1200 PLC为ModbusTcp Server，调用 “MB_SERVER”指令处理客户机的连接请求、接收Modbus功能的请求并发送响应。
1 工业机器人技术大赛系统简介
该系统由工业机器人、AGV小车、生产流水线、视觉识别单元、立体库、码垛机、控制柜等设备组成。主控PLC安装在控制柜中，采用西门子1215C DC/DC/DC型S7-1200 PLC，扩展了3个I/O模块。与主控PLC安装在一起的还有一个思博康8口导轨式非网管型工业以太网交换机。系统中的S7-1200 PLC、工业机器人单元、视觉识别单元均支持Modbus-TCP通信协议，设备上都带有RJ45连接口。通过网线及交换机将PLC与工业机器人单元及视觉识别单元等自动化设备连接构成工业以太网。他们之间就可以使用Modbus-TCP协议进行数据传输，其中S7-1200 PLC为数据通信中心，可以中转其他设备之间的数据。
2 系统设计
2.1 系统硬件组态
西门子TIA Portal是一款统一工程组态和软件项目环境的自动化软件，借助该工程技术软件平台，我们能够快速、直观地开发和调试自动化系统。软件中工程项目建立后，需要先进行硬件组态，再进行编程等其他工作。本例中需要对S7-1200 PLC主/从站、变频器、触摸屏进行硬件组态，工业机器人单元和视觉识别单元无需硬件组态。
2.2 IP地址设定
TIA Portal可以非常方便的为项目中组态的各个硬件分配IP地址。这是使用Modbus-TCP通信的必需步骤，要设计好项目中工业以太网内的所有网络设备的IP地址以及名称。这里的名称必须与硬件组态时的设备名称一致。本例设定主控PLC的IP地址为192.168.8.10，工业机器人的IP为192.168.8.12，视觉识别单元的IP地址为192.168.8.3。网络中所有设备地址必须在同一网段内。
2.3 通信设备数据读写单元规划
Modbus-TCP通信必需设计好通信设备的数据读写区域才能正确的发送和接收数据。本例中主控PLC为通信中心，它可以直接与任何下位机通信，而下位机之间的通信需要通过它来中转。
本例中主控PLC与工业机器人单元通信时，读取数据是把机器人40017地址单元开始的4个字，读入PLC并存放在P#M3100.0开始的4个字中；主控PLC写数据时，将主控PLC 地址为P#M3100.0开始的11个字写入工业机器人地址为40001开始的11字中。主控PLC与视觉识别单元的通信为只读单工通信， PLC将视觉识别单元地址为41001开始的100个字读入PLC地址为P#M2000.0开始的100个字中即可。
3 通信程序编制
通过上述设定和规划后，通信部分的程序将变得非常简单。本例Modbus-TCP通信部分的程序如***1、2所示。
其中，IP_OCTET_1～IP_OCTET_4为下位机IP地址。CONNECT_ID指下位机的ID号。MB_DATA_ADDR数据写入机器人存储区域的起始地址。MB_DATA_LEN为写入的数据长度。IP_PORT为Modbus-TCP通信协议的固定TCP端口号（固定为502）。MB_MODE为读写模式，1表示写入对方，0表示从对方读。MD_DATA_PTR为数据存放区域。DONE完成信号，BUSY忙信号，ERROR信号，STATUS为状态代码存放地址。
大赛系统中还有一个作为从站的S7-1200 PLC，它与主控PLC之间的Modbus-TCP通信应用过程和方法和上述相同，在此不再赘述。
通过实际测试， PLC、工业机器人单元及视觉识别单元之间的通信顺畅，稳定，为整个系统的综合安装调试提供了通信保障。
4 结束语
TIA Portal集成化的工程组态平台，提供了大量工程工具和通信协议，很好的保证了数据管理的高度一致性和完整性，使Modebus-TCP这种以太网方式的数据传输变得非常简单、实用。实践证明Modebus-TCP通信以其开放、简单易用的特点，将越来越多的在工业网络控制系统得到应用。
参考文献
[1]王斌，等.PROFINET总线技术在西门子TIA博途软件中的应用[J].锻压装备与制造技术，2015（6）：79-82.
[2]李宏宇，等.S7-1200 PLC基于Modbus 通信协议的数据采集及远程传送应用[J].黑龙江冶金，2014（4）：31-32.
作者简介：刘东海（1979-），男，学士，研究生学历，讲师，主要从事电子技术、电气自动化技术教学与研究。
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