CN106790376A - 一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及教学技术领域，具体涉及一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法；它的系统包括PLC、通讯模块、智能仪表、传感器、电源、空气开关、通讯线；所述PLC、通讯模块、智能仪表、传感器、电源、空气开关、通讯线之间电性相连接；本发明“一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法”，它通过新建或采用已有PLC实训设备，通过添加少量的通讯模块或智能仪表，可实现PLC之间或PLC与智能仪表之间的Modbus通讯，能根据系统监控要求实现智能设备之间的通讯功能，可满足学生认识和掌握Modbus通讯协议、PLC应用、智能仪表、传感器及过程控制等技术的综合应用；它结构简单，价格低廉，组网灵活，设备典型，具有很好的教学效果。

Description

一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法
技术领域
本发明涉及教学技术领域，具体涉及一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法。
背景技术
Modbus通讯对端口没有特殊规定，不仅开放性好，而且具有相对低廉的实现成本，因此许多工业控制设备例如PLC、智能仪表等都支持Modbus协议，Modbus已成为低压配电上应用广泛的现场总线，常作为各种智能设备、智能仪表之间的通讯标准，在生产现场中非常方便将不同厂商生产的控制设备连接成工业网络。
电气相关专业大学生必须要了解和掌握智能制造背景下系统集成及数据融合等概念，然而学生时间和实训条件有限，多数在学习期间不能去工厂学习，并且工厂的设备为固定式，无法自由组合来满足各种知识点的研究，不能满足学生学习需要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有实训设备条件不足或实训经费相对缺乏的情况下，提供一种结构简单、价格低廉、组网灵活的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，它的系统包括PLC、智能仪表、传感器、电源、空气开关、通讯线；所述PLC、智能仪表、传感器、电源、空气开关、通讯线之间电性相连接。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，它新建或采用已有PLC实训设备，通过添加少量的通讯模块或智能仪表，可实现PLC之间或PLC与智能仪表之间的Modbus通讯，能根据系统监控要求实现智能设备之间的通讯功能，可满足学生认识和掌握Modbus通讯协议、PLC应用、智能仪表、传感器及过程控制等技术的综合应用；它结构简单，价格低廉，组网灵活，设备典型，具有很好的教学效果。
附图说明
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明实训系统框架图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本具体实施方式所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，它的系统包括PLC、智能仪表、传感器、电源、空气开关、通讯线；所述PLC、智能仪表、传感器、电源、空气开关、通讯线之间电性相连接。
进一步地：所述PLC为新建的支持Modbus协议的PLC。
进一步地：所述PLC为处理后的原有PLC，在原有PLC中添加了支持Modbus功能的通讯模块。
进一步地：所述PLC为处理后的原有PLC，在原有PLC的编程软件中添加了Modbus库文件。
一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，它的方法为:（1）PLC之间组网、（2）PLC与智能仪表组网、（3）Modbus混合组网。
进一步地：所述PLC之间组网具体是采用PLC分别做Modbus主站、从站，完成两台或两台以上PLC的Modbus通信。
进一步地：所述PLC与智能仪表组网是采用PLC做主站，智能仪表做从站，完成PLC主站与1台或多台智能仪表之间的通信。
进一步地：所述Modbus混合组网是采用1台PLC做主站，多台智能仪表或其他实训板上的PLC做从站， 完成多台PLC或智能仪表的通信。
实训系统框架如图1所示。实训系统最小配置为一台支持Modbus协议的PLC（包括配置通讯模块）、一只支持Modbus协议的智能仪表、至少一种传感器（例如温度或湿度传感器）及基本配件（包括电源、空气开关、接线槽、连接导线、通讯线等）。可以在原有PLC实训板的基础上通过添加智能仪表或通讯模块等元器件实现Modbus通讯功能，也可以按照系统框架新建PLC实训板，面板布置要求符合职业规范和人体工程学。
新建或已有PLC，可以是本体支持Modbus协议的PLC，例如施耐德的Twido系列等；也可以对PLC进行处理，使PLC具有Modbus通讯功能，常见方法如下：
1）在编程软件中添加Modbus库文件，例如S7-200PLC，选择支持Modbus库文件的PLC型号，并通过PLC的编程口实现与其它智能设备的Modbus通讯。
2）添加支持Modbus功能的通讯模块，例如为S7-1200PLC配置RS485模块，为FX2NPLC配置FX-485-BD通讯板等。
考虑Modbus协议应用的场合多为低压配电场所，并计及实验实训投资成本，以小型PLC控制器为主站，配以价格便宜的智能仪表作为从站完成各种通讯任务及对智能设备的认识。
系统可实现以下通讯功能：
1）PLC之间组网：PLC分别做Modbus主站、从站，完成两台或两台以上PLC的Modbus通讯。
2）PLC与智能仪表组网：PLC做主站，智能仪表做从站，完成PLC主站与1台或多台智能仪表之间的通讯。
3）Modbus混合网络：1台PLC做主站，多台智能仪表或其他实训板上的PLC做从站，完成多台PLC或智能仪表的通讯。
系统实训内容及方法如下：
1）PLC及其相关知识。常规的PLC实验实训内容，涉及PLC结构认识与外部接线、PLC基本指令、PLC程序编写与调试等知识。
2）智能仪表及其相关知识。常规的智能仪表实验实训内容，涉及智能仪表结构认识与外部接线、智能仪表参数认识与调节操作、智能仪表数据采集及误差处理等相关知识。
3）传感器及其相关知识。常规的检测技术知识，涉及传感器材料及结构的认识，传感器信号的处理，传感器测量方法等知识。
4）系统集成知识。涉及串口通讯知识、Modbus通讯协议认识、PLC Modbus相关指令、PLC Modbus通讯程序编写、PLC与PLC通讯系统联调、PLC与智能仪表通讯系统联调等知识。
5）Modbus网络知识。涉及两台智能设备之间参数读/写的分时处理，多台智能设备通讯的分时访问、信号处理，程序编写与系统联调等知识。
为保证实训系统智能设备的使用及组网灵活、方便，通讯线走明线，直接连接两台或多台智能设备；当进行单机实验时，可将通讯线放置在固定的收纳处，通讯线推荐使用双绞线或同轴电缆。
该套实训系统可完成PLC与单台或多台PLC之间的组网与通讯，PLC与单台或多台智能仪表组网与通讯，及多台PLC与多台智能仪表之间组网与通讯等综合性的实训项目；也可作为补充和扩展PLC技术、单片机技术、检测技术及现场总线技术等类课程的实验，是一套投资少、实用性强的带有通讯功能的自动化实训系统。
本发明所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，它新建或采用已有PLC实训设备，通过添加少量的通讯模块或智能仪表，可实现PLC之间或PLC与智能仪表之间的Modbus通讯，能根据系统监控要求实现智能设备之间的通讯功能，可满足学生认识和掌握Modbus通讯协议、PLC应用、智能仪表、传感器及过程控制等技术的综合应用；它结构简单，价格低廉，组网灵活，设备典型，具有很好的教学效果。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (8)

1.一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，其特征在于：它的系统包括PLC、智能仪表、传感器、电源、空气开关、通讯线；所述PLC、智能仪表、传感器、电源、空气开关、通讯线之间电性相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，其特征在于：所述PLC为新建的支持Modbus协议的PLC。
3.根据权利要求1所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，其特征在于：所述PLC为处理后的原有PLC，在原有PLC中添加了支持Modbus功能的通讯模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，其特征在于：所述PLC为处理后的原有PLC，在原有PLC的编程软件中添加了Modbus库文件。
5.一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，其特征在于它的方法为:（1）PLC之间组网、（2）PLC与智能仪表组网、（3）Modbus混合组网。
6.根据权利要求5所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，其特征在于：所述PLC之间组网具体是采用PLC分别做Modbus主站、从站，完成两台或两台以上PLC的Modbus通信。
7.根据权利要求5所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，其特征在于：所述PLC与智能仪表组网是采用PLC做主站，智能仪表做从站，完成PLC主站与1台或多台智能仪表之间的通信。
8.根据权利要求5所述的一种基于Modbus协议的实训系统及实训方法，其特征在于：所述Modbus混合组网是采用1台PLC做主站，多台智能仪表或其他实训板上的PLC做从站， 完成多台PLC或智能仪表的通信。
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