产品特性:进口*** | 是否进口:否 | 加工定制:否 |
品牌:NI | 型号:A06B-0115-B203#0100 | 工作电压:24VDCV |
输出频率:50kHz | 产品认证:UL | 系列:NI |
物料编码:A06B-0115-B203#0100 | 运输:快递物流 | 时效:3天- |
快递费用:包邮顺丰 | 订货号:A06B-0115-B203#0100 | 包装方式:普通包装 |
A06B-0115-B203#0100模块;
A06B-0115-B203#0100模块;
A06B-0115-B203#0100模块
一、引言
Modbus应用层协议由美国Modicon公司(现为施耐德电气旗下品牌)于1979年开发的,用于实现其PLC产品与上位机的通信。由于其简单易用,得到了广大工业自动化仪器仪表企业的采纳与支持,实际上已成为了***标准。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等。这些年来,随着PLC的不断发展,网络通讯功能要求越来越高。一方面,网络化,集成化的要求,使得PLC需要越来越多的接入到计算机监控网络中,作为网络的一个节点。另一方面,智能仪表应用越来越广,因此要求PLC具备较多的现场总线接口,能直接与智能仪表进行通讯。鉴于此,1999年施奈德电气发布了Modbus TCP协议,使得以太网上的Modbus设备可以通过502端口进行通信①。
二、模块总体设计
本模块采用基于Cortex-M3内核的***ARM LPC1758为CPU主控芯片,工作频率为100 MHz。它内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM),丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。同时集成多个标准和***的通信接口:I2C、SPI、I2S、SDIO、USART、USB Host/Device/OTG、CAN、Ethernet MIC等。本模块硬件结构如图1所示:
图1
CPU通过PHY向以太网总线传输Modbus TCP数据,向RS232或RS485总线传输Modbus RTU数据。考虑工业现场应用,串口接口和LAN接口均需要隔离,才能***电气上,可靠稳定。支持ISP,便于模块生产。JTAG只有在研发调试时用到。拨码配置主要配置工作模式,IP地址,波特率。
三、硬件设计
CPU LPC1758芯片自身并不集成以太网PHY,而提供了使用RMII(简化的媒体独立接口)协议和片上MIIM(媒体独立接口管理)串行总线、还有MDIO(管理数据输入/输出)来实现与片外以太网PHY之间的连接。本设计采用DP83848C物理层PHY芯片,它是美国国家半导体公司生产的一款鲁棒性好、功能全、功耗低的10/100 Mbps单路物理层(PHY)器件。它支持MII(介质无关接口)和RMII(精简的介质无关接口),使设计更简单灵活;同时,支持10BASE~T和100BASE-TX以太网外设,对其他标准以太网解决方案有良好的兼容性和通用性②。
图2为LPC1758和DP83848C之间的接口电路,图3为DP83848C驱动输出隔离电路。
图2 LPC1758和DP83848C之间的接口电路
图3 DP83848C驱动输出隔离电路
PCB布局方面,精度为1%的电阻和100 nF的去耦电容应靠近PHY器件放置,并通过***的路径到电源。两对差分信号(TD和RD)应平行走线,避免短截,且尽量***长度匹配,这样可以避免共模噪声和EMI辐射。理想情况下,信号线上不应有交叉或者通孔,同时,差分线应尽可能走在一面。
四、软件设计
本模块设计结构,从功能上可以设计成两种工作模式:Modbus TCP从站模式,Modbus TCP主站模式。Modbus TCP从站模式,是把以太网总线Modbus TCP请求转化成串口总线Modbus RTU请求,也就是以太网设备从PLC读出数据;Modbus TCP主站模式,是把串口总线Modbus RTU请求转化成以太网Modbus TCP请求,也就是PLC从以太网设备读入数据。下面以Modbus TCP从站模式为例。
4.1 模块配置
表1 拨码功能配置表模块配置主要是通过8位拨码开关实现,通过这拨码开关配置模块的工作模式,以太网IP地址,串口RTU地址,波特率。如表1所示:
8位拨码配置
4.2 以太网驱动开发
驱动开发包括两部份:芯片物理层驱动(MAC,PHY)和TCP/IP协议层驱动。芯片物理层驱动主要是对LPC1758的以太网控制器和PHY芯片的初始化和控制输入输出的函数化打包,以便供TCP/IP协议层驱动调用。TCP/IP协议层驱动开发需要参考TCP/IP标准协议,下图4比较清晰明了的介绍TCP/IP协议状态变化图③。
图4 TCP的状态变迁图
对于从站模式(服务器模式),每一个TCP请求连接对应一组状态图,把这些状态归纳入一个结构体,然后再创建结构体链表,系统程序通过维护监测链表,可以实现多客户端同时请求通讯。
4.3 Modbus TCP和Modbus RTU协议开发
参考Modbus TCP和Modbus RTU协议标准,不难实现PLC与本模块的Modbus RTU以及本模块与外部以太网设备的Modbus TCP数据通讯。然后在本模块程序内部完成数据包的Modbus TCP和Modbus RTU之间数据转换,采用透明传输方式,即把从一个端口接收出来的数据转换后立即从另一个端口输出去。Modbus TCP相比Modbus RTU报文格式,多了六个字节的前缀,少了后面的CRC校验,它是采用TCP/IP 和链路层(以太网)校验和机制来校验分组交换的准确性。
4.4 模块状态监测
模块状态监测包括:系统运行状态,Modbus RTU通讯状态,Modbus TCP连接状态、通讯状态,以及通讯异常报警。
4.5 通讯测试
实验平台采用NA200 PLC挂载本模块,然后通过网络交叉线和PC电脑相连,利用网上免费网络调试工具SocketTool2进行通讯测试。先在SocketTool2建立客户端,然后连接,发送测试通讯数据十六进制000000000006500600C90055,查看是否有数据返回。
五、结束语
本文设计的Modbus TCP通讯模块,能和现有PLC稳定连接,从成本、性能上都将是个比较好的选择。前文介绍的是以从站模式为例,对于主站模式,可以PLC利用串口对通讯模块设置通讯请求的从站信息(IP地址等)。在不改变硬件的基础之上,通过软件升级,可以把模块功能更加完善。比如:满足通讯模式一主多从、一从多主、以及自定义通讯的现场应用需求。同时本文提出的思路也可以作为一种通用方案,推广到类似的产品开发中。
SIEMENS TEXAS INSTRUMENTS MONITOR CVU100
CONTROLOTRON 994DN5GS-3 NSPP 994DN5GS3
BAYSIDE RA115-010 USPP RA115010
Texas Instruments 500-2103
ALLEN BRADLEY 8000-MB2 NSFP 8000MB2
STI 42619-0200 USPP 426190200
TEXAS INSTRUMENTS DIGITAL OUTPUT UNIT MODEL# 500-5013!
BAILEY CONTROLS INLIM-03 USPP INLIM03
INDRAMAT DDS2.1-A150-D USPP DDS21A150D
ASEA BROWN BOVERI PHBDIO40010000 NSFP PHBDIO40010000
LENZE 9953212 FNFP 9953212
TEXAS INSTRUMENTS PLC U-01Z USPP U01Z
ASEA BROWN BOVERI 57520001-U USPP 57520001U
OMRON C200H-MC221 USPP C200HMC221
OMRON C200HS-CPU21 USPP C200HSCPU21
TEXAS INSTRUMENTS PLC PM550-110 USPP PM550110
MITSUBISHI A80BDE-A2USH-S?1 NSPP A80BDEA2USHS1
GE FANUC IC600LX648 USPP IC600LX648
ASEA BROWN BOVERI NF457- NSFP NF457
XYCOM XVME-531 NSPP XVME531
BANNER ENGINEERING MGE-4216A NSFP MGE4216A
PERCEPTRON 911-0007
PANASONIC MDDFT5325 MDMA152S1C 1.5KW AC SERVO MOTOR SET
Panasonic Servo Driver 1kW MDD103A1VE Free Ship
Returns: Not accepted
TEXAS INSTRUMENTS PLC VPU210-3105 USPP VPU2103105
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-7038 NSFP 5057038
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-6108A NSPP 5056108A
ALLEN BRADLEY 1336-151140 NSPP 1336151140
HOFFMAN C-SD302410SS NSPP CSD302410SS
Panasonic MFA075LD5NSJ AC Servo Motor 750W
PERCEPTRON 923-0010 TRILIGHT
MERLIN GERIN 168-0342 NSFP 1680342
Panasonic Servo Motor MSM042P1A 400W Free Ship
SAFTRONICS CIMR-H11G2-E-1?0 USPP CIMRH11G2E10
Panasonic AC Servo driver MSDA043A1A
TEXAS INSTRUMENTS PLC MT USPP MT
TEXAS INSTRUMENTS 5TI-1032-2 (5TI SEQUENCER) GOOD TAKEOUT
TEXAS INSTRUMENTS PLC 120-1113 NSFP 1201113
ASEA BROWN BOVERI 68789010P FNFP 68789010P
ALLEN BRADLEY 1326AB-B520F-2?1-K5 USPP 1326ABB520F21K?5
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-6208 USPP 5056208
TEXAS INSTRUMENTS 500-2151-A POWER SUPPLY 5002151A
SIEMENS SIMATIC TI505 PLC
ALLEN BRADLEY 1326-CPB1-060 NSPP 1326CPB1060
BARBER COLMAN MP-9910 USPP MP9910
545-1101 Texas Instruments Simatic PLC TI545 TI 5451101 N300
Texas Instruments 505-4632
ARO 93969947 USPP 93969947
TEXAS INSTRUMENTS PLC 55IR8304070634 USPP 55IR8304070634
MODICON 140-CPU-113-02 NSPP 140CPU11302
PERCEPTRON 912-0010 USPP 9120010
SICK OPTIC ELECTRONIC 0E-1603CB010 NSFP 0E1603CB010
Panasonic AC Servo Motor MSM021A1BX w/ 60 day warranty
ALLEN BRADLEY 1336F-BRF10-AA?-EN-HAS2-L9E USPP 1336FBRF10AAEN?HA
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-CP2572 NSPP 505CP2572
Panasonic MUMS3AZA1E0S Servo Motor & MUDB3A2AAD Servo Drive Set new 0190-23545
ALLEN BRADLEY 810-A04C NSFP 810A04C
TEXAS INSTRUMENTS PLC 530-1102 NSFP 5301102
6 Texas Instruments I/O Modules, Different Types!
Texas Instruments 500 Series PLC Part# 520C-1102
TEXAS INSTRUMENTS PLC 5TI-5011 NSPP 5TI5011
ASEA BROWN BOVERI 468T2675 NSFP 468T2675
TEXAS INSTRUMENTS PLC 305-25N USPP 30525N
ASEA BROWN BOVERI YT204001-BN USPP YT204001BN
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-3516 USPP 5053516
Texas Instruments Model: PM 550-210 Power Supply
PERCEPTRON DIGITAL 3 TRICAM 917-4008 LASER DIGITAL SURFACE SENSOR
SIEMENS SIMATIC TI TI315 AA CENTRAL PROCESSING UNIT PLC
TEXAS INSTRUMENTS PLC PFS-3630-A USPP PFS3630A
Panasonic AC Servo Drive MQDB011AAD03 new 0190-19214
ASEA BROWN BOVERI 05MS00 USPP 05MS00
SIEMENS TEXAS INSTRUMENTS 505-4432A XLNT FAST SHIPPING
Texas Instruments 14 Slot I/O Base Model# 500-5848!
ASEA BROWN BOVERI DSQC-314A USPP DSQC314A
TELEMECANIQUE LD5LC130BD NSFP LD5LC130BD
TEXAS INSTRUMENTS PLC 305-01AD USPP 30501AD
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-CP2572 NSPP 505CP2572