西門子plc與步進電機modbus通訊應用實例
標準步進電機運行安靜，振動更小，並集成了14位高分辨率編碼器，用於位置反饋。閉環控制，定位後不失步驟保持穩定，無振盪，根據負載自動調節電流輸出，降低溫升。在滿足節能和高承載要求的情況下，它可以取代傳統的步進電機。
步進電機的傳統應用如圖1所示：
傳統步進電機應用的缺點：
集成度低，佔用空間大，佈線麻煩，安裝麻煩，成本高;
開環控制精度通常較低，無自動校正能力;
故障率高，維護成本高;
內部I/O未集成，需要用戶增加硬件擴展並增加用戶成本;
每次需要打開它時，都需要找到零點。它不支持斷電維護;
無法進行自我診斷。
針對步進電機應用中的上述問題， 推出了具有MODBUS總線功能的集成步進電機。產品涵蓋42系列57系列和86系列。它可以使用帶有MODBUS總線擴展的plc控制系統。
集成步進電機的主要特點：
CAN& CANOPEN& Modbus總線連接，分佈式控制;
用於本地控制信號反饋控制的集成IO;
集成步進電機驅動器;
豐富的報警功能;
獨特而有效的原點設定方法;
閉環控制;
獨特而有效的原點設定方法;
在線升級計劃。
集成了閉環步進電機解決方案：
圖2. 集成閉環步進電機應用
本文重點介紹了通過PLC的RS485通訊擴展接口和集成電機進行MODBUS通訊，從而進一步控制電機的運行。在本例中，應用了STM42系列，STM57系列和STM86系列的集成步進電機。集成電機充當Modbus從站，支持標準MODBUS-RTU協議。 Modbus協議的通信模式是單主/多從模式。只有主站可以發出查詢(查詢)，從站執行查詢所需的處理，並回復響應信息。
2.1硬件目錄
1.PLC Modbus-RTU通訊接口
2.閉環步進電機：國產
3.連接端子1
4.幾根電源線
5.集成閉環步進電機Modbus 通信線路一
2.2集成閉環步進電機和西門子plc硬件連接
西門子 PLC Modbus主站最多可支持32個集成閉環步進電機從機
集成閉環步進電機通信參數設置從機地址：00，波特率: 9600bps，數據位: 8 停止位: 1 校驗位：無;
從機地址設置範圍：0-127;
注意：有關集成閉環步進電機地址，波特率，網絡數據格式和其他參數的更改，請參閱《一體化閉環步進電機MODBUS總線用戶手冊》。
4.1建立新項目
雙擊西門子plc編程軟件圖標，然後在項目新目錄中選擇一個新項目。 西門子plc軟件編程窗口會自動彈出新的項目文件設置窗口。
4.2Cnet參數設置
在此窗口中，您可以設置通信參數，如Cnet通信模式和波特率。在此示例中，通信波特率爲9600，數據位8，停止位1，奇偶校驗位NONE。在本例中，選擇PLC 與使用Modbus協議的集成閉環步進電機通信，PLC是Modbus主站。閉環步進電機是從機，因此使用操作模式通道1：XGTSever，通道2：P2P。
5.1MODBUS通信註冊通信
西門子plc與集成閉環步進電機MODBUS通訊寄存器的對應關係如下：
Modbus -RTU協議和西門子PLC 功能塊規範中功能代碼和寄存器的分配：
將從地址讀爲0，地址爲21個單寄存器數據。相應的消息如下：
請求消息
回覆消息
由主站D00050爲首的四個寄存器數據值存儲在以起始地址51爲首的四個字寄存器中，從地址爲0.相應的消息如下：
由主站D00050爲首的一個寄存器數據值存儲在以0x40051爲首的字寄存器中，從地址爲0.相應的消息如下：
如有疑問，請參閱《Modbus協議的工業自動化網絡規範》和李邁生《一體化閉環步進電機Modbus總線用戶手冊》
5.2 P2P頻道設置
要創建P2P通信塊，請在主程序編輯窗口樹結構中右鍵單擊“NEW PLC [B0S0內置Cnet]”並選擇“添加項目”，然後選擇“P2P通信”。
5.3 P2P通信Modbus功能塊調用
P2P通信Modbus功能塊調用
P2P通信Modbus功能塊配置註釋：
設置驅動程序以在P2P通道的Modbus功能塊中選擇Modbus RTU Client;
需要在P2P通道的Modbus功能塊中選擇P2P功能：讀寫;
如果寫一個保持寄存器，則應選擇P2P通道中Modbus功能塊的消息模式：1 個體。如果應選擇寫入多個保持寄存器：2 連續;
如果寫一個保持寄存器，則應選擇P2P通道中Modbus功能塊的消息模式：1 個體。如果應選擇寫入多個保持寄存器：2 連續;
P2P通道中Modbus功能塊中的相對站號是Modbus從站地址。
5.4 編寫PLC程序和變量定義
在本例中，西門子PLC 用作Modbus主站，向從站集成閉環步進電機發送三條消息，實現集成步進電機在定位模式下的定長運動。 Modbus通信消息如下：
00 10 00 51 00 01 02 00 06 集成閉環步進電機狀態從無故障切換到準備啓動;
00 10 00 51 00 04 08 00 4F00 01 00 00 00 64 發送目標位置和方向;
00 10 00 51 00 01 02 00 5F 集成閉環步進電機操作。
開始通過XG5000編程軟件編寫plc程序，雙擊主程序編輯樹結構中的“變量/註釋”並輸入變量定義表：
評論和變量
變量定義完成後，雙擊主程序樹結構窗口中的“NewProgram”
硬件連接完成並確認後，可以調試下載程序。
根據上面的例子，集成步進電機具有高集成度，與傳統的運動方案相比，可以大大減少佈線和安裝，並且可以充分節省安裝空間，防止燒壞等損壞保護措施，特別是適用於更換多個電機設備使用，集成IO和同步功能，CAN& CANOPEN& Modbus總線連接，分佈式plc控制系統。用戶可以方便地監控生產過程，收集數據和分析數據，形成高度靈活，個性化和網絡化的生產鏈。爲了滿足工業4.0，工業互聯網，物聯網和雲計算的發展需求，它提供了一種解決方案，可以替代傳統的步進電機，實現用戶的智能製造，同時節省用戶成本。