基于PLC的温度采集控制系统设计

黄跃娟 ,张娜 ,薛莹

摘要：本设计采用Modbus网络，实现PLC与温度传感器之间进行通信，从而将采集到的温度传感器测到的温度值，传送给PLC，并在PLC中通过程序设计进行处理，使温度值为正确的数据格式，在通过PLC与上位机的通信，通过组态软件，将PLC处理过后的温度值展现在组态软件中，从而实现通过PLC的Modbus网络进行温度信息的采集，并通过组态软件与PLC的通信，将温度信息显示到上位机当中，直观的通过上位机对温度进行监控。

关键词：可编程控制器；温度传感器；通信

1、引言

在机械、化工、纺织等行业，随着生产规模的不断扩大，以及对生产过程集中监控的迫切要求，现场总线技术应运而生，并成为了当今测控领域研究的热点之一。Modbus协议作为现场总线的一种，以其开发成本低，简单易用等诸多优点己被工业领域广泛接受。Modbus现场总线作为一种有效支持分布式控制和实时控制的技术，以其稳定性好、可靠性高、抗干扰能力强、通讯速率高、维护成本低及其独特的设计越来越受到人们的重视，并被公认为最有前途的现场总线之一。

2、系统硬件框图

本设计需要做到基于PLC的Modbus网络来进行对各个节点的温度进行采集，主要是通过各个点的温度传感器来获取各个点当前的温度数据，温度传感器与PLC之间通过RS-485电缆线进行连接通信，将温度传感器获取的温度数据传送给PLC中，再通过上位机与PLC进行通信，通过上位机中的组态软件，对PLC保存有温度信息的数据存储区进行数据采集，并将采集到的数据显示到组态软件构建的画面当中，从而将各个点当前的温度信息通过组态软件在上位机直观的显示出来。

3、温度信息采集系统的电路设计

温度信息采集系统的电路主要由断路器、温度模块、AC/DC转换器和PLC构成的。温度模块的正负级接到AC/DC转换器的直流输出端，通过AC/DC转换器给温度模块供电，使其工作，将温度模块的RS-485接口与PLC的Port0口相接，温度模块的RS-485接口的引脚意义和PLC的Port0的引脚意义需要进行深入了解，温度模块的RS-485接口的RS-485信号A或TxD/RxD-的引脚要与PLC的Port0的RS-485信号A或TxD/RxD-的引脚相连接，温度模块的RS-485接口的RS-485信号B或TxD/RxD+的引脚要与PLC的Port0的RS-485信号B或TxD/RxD+的引脚相连接，也就是说温度模块的2脚要与PLC的Port0的3脚连接，温度模块的3脚与PLC的Port0的8脚连接，三个点的温度模块的2脚和3脚之间并联，构建成Modbus网络。PLC作主站，各个节点的温度模块做从站，PLC通过构建的Modbus网络对各个节点的温度模块所测量到的信息进行采集。

4、程序设计

西门子S7-200PLC带有Modbus_RTU主/从站协议指令库。MBUS_CTRL_P0(Port0口)对主站的通信参数进行初始化，同时启动它的控制功能，同一程序只可以使用一次这个指令。MBUS_MSG_P0(Port0)指令可以完成主站向从站发送Modbus读/写请求的功能，程序执行的时候，同一时间只可以有一个MBUS_MSG指令被使能，也就是说同一个时刻只有一个MBUS_MSG指令被运行。

5、组态画面设计

本设计只需要对各个节点的温度信息采集并且显示，所以只需要一个窗口就可以了，点击“文件/新建”命令或双击导航器中“画面”浏览树的窗口项目 ，将弹出“窗口属性”对话框，在名称栏里键入窗口名称，它同时作为窗口的标题。在说明栏里键入窗口的说明（此选项为可选输入）。为窗口选择背景色。双击导航器中窗口项目下的对应窗口名， 可以直接打开窗口也可以执行菜单中的“文件/打开”命令打开窗口。本设计采用一个窗口，背景色是紫金桥软件默认的背景色，其余都是默认的设置，进入到画面编辑界面，先添加个文本对象，作为本画面的标题，内容是：基于PLC的Modbus网络温度信息采集系统的设计。

 

6、总结

本文设计的是基于PLC的Modbus网络温度信息采集系统。PLC作为整个设计的中心，实现了与其它部分的通信连接。PLC通过自身通信端口Port0对系统各个点温度数据采集从站单元实现Modbus通信，主站PLC发出查询命令后从站返回数据并存储到PLC的寄存器当中；PLC再通过自身通信端口Port1与上位机的组态软件紫金桥通过PPI协议通信，上位机通过组态软件对PLC监控，使温度信息采集系统的温度数据可以在上位机中实时的显示出来，实现了温度信息的实时监控的功能要求，很直观的了解到当前系统中各个点的温度数据是多少。

参考文献

[1] Lee J , Bagheri B , Kao H A . A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems[J]. Manufacturing Letters, 2015

[2] 周济.智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程,2015