關(guān)鍵字：S7-200 SMART；Modbus TCP；MATLAB。

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基于S7-200 SMART實(shí)現(xiàn)一鍵啟停
順序功能圖——（二）設(shè)計(jì)機(jī)組延時關(guān)機(jī)程序
基于S7-200 SMART實(shí)現(xiàn)Modbus TCP通信

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前言

  提到PID控制，不知道各位第一個想到的相關(guān)實(shí)現(xiàn)軟件是什么，反正博主第一個想到的是MATLAB，不過這都是因?yàn)樵谶^去的學(xué)生時代接觸這個最多。相信基于PID的控制理念，不論是C++/C#還是Python基于這些高級語言很多軟件都能實(shí)現(xiàn)PID控制。不過在工作以后在過程控制或是運(yùn)動控制PLC的使用十分廣泛，一些PLC也集成了PID控制的功能例如S7-200 SMART。
  隨著時代的發(fā)展越來越多不同的PID控制也被運(yùn)用到工程中——模糊PID控制、專家PID控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制和差分進(jìn)化PID控制，他們是智能控制中專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、優(yōu)化算法控制的發(fā)展的結(jié)果，雖然優(yōu)勢明顯，但僅憑PLC難以實(shí)現(xiàn)，往往需要PC中的其他軟件進(jìn)行輔助。因此實(shí)現(xiàn)PC軟件如MATLAB與PLC之間的通信就是十分必要的。

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一、Modbus TCP

  Modbus TCP是一種通信協(xié)議，支持這種通信協(xié)議的設(shè)備只需要通過以太網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)通數(shù)據(jù)傳輸，基于此通信協(xié)議，可以通過一根網(wǎng)線實(shí)現(xiàn)PC與PLC之間的數(shù)據(jù)處理，本文不會對Modbus TCP做重點(diǎn)介紹，需要學(xué)習(xí)的小伙伴可以走傳送門——帶你玩轉(zhuǎn)modbusTCP通信。

二、總體環(huán)境介紹

  以下的案例基于：

• PC操作系統(tǒng)：WIN11
• PLC：S7-200 SAMRT CPU ST60
• 通信介質(zhì)：普通網(wǎng)線一根
• PLC編程軟件：STEP 7-Micro/WIN SMART V2.8
• MATLAB：R2019a

三、PLC中搭建服務(wù)端

  在基于S7-200 SMART實(shí)現(xiàn)Modbu TCP通信一文中博主詳細(xì)介紹了基于S7-200 SMART搭建Modbus TCP服務(wù)端的搭建過程，這里只進(jìn)行簡單介紹，需要重溫的小伙伴請走傳送門。
 

圖3.1 在PLC中搭建Modbu TCP服務(wù)端
  設(shè)置端口號：502，保持寄存器包括從VB10000開始向后的1000個V寄存器。

四、Matlab中搭建客戶端

  在Matlab中已經(jīng)集成好了Modbus通信需要的各種功能，這點(diǎn)十分方便，我們可以使用封裝好的函數(shù)：

clc
clear all;
%創(chuàng)建modbus連接對象
mb = modbus('tcpip','192.168.2.1',502);
%通信延時2s
mb.Timeout = 2;
for i=1:1:1000
%讀取數(shù)據(jù)
data = read(mb,'holdingregs',1,10,'int16');
%寫入數(shù)據(jù)
write(mb,'holdingregs',1,[data(1)+1 data(2)+1 data(3)+1 data(4)+1 data(5)+1 data(6)+1],'int16');
%表示暫停0.1s
pause(1/10);
end
%斷開并清除modbus對象
clear mb

其中

mb = modbus('tcpip','192.168.2.1',502);

用于生成一個Modbus對象，比較像面向?qū)ο缶幊讨蓄惖膶?shí)例化。第一個參數(shù)表示是Modbus TCP通信，第二個參數(shù)表示服務(wù)端的IP地址（PLC的IP地址），第三個參數(shù)表示端口號。

mb.Timeout = 2;

用于設(shè)定Modbus對象的通信時間，超過此時間還未建立通信連接則認(rèn)為通信失敗。

data = read(mb,'holdingregs',1,10,'int16');

用于讀取數(shù)據(jù)并反回到一個變量里。第一個參數(shù)表示是通過mb對象讀取數(shù)據(jù)，第二個參數(shù)表示讀取保持寄存器數(shù)據(jù)，第三個參數(shù)表示從第一個地址開始讀取，第四個參數(shù)表示讀取10個數(shù)據(jù)，第五個參數(shù)表示以int16類型的數(shù)據(jù)保存到data中。如果需要讀取的數(shù)據(jù)有多種類型也可以寫成如下形式：

data = read(mb,'holdingregs',1,[5,2,3],{
'int16','uint32','double'});

write(mb,'holdingregs',1,[data(1)+1 data(2)+1 data(3)+1 data(4)+1 data(5)+1 data(6)+1],'int16');

用于寫入數(shù)據(jù)。第一個參數(shù)表示是通過mb對象寫入數(shù)據(jù)，第二個參數(shù)表示寫入保持寄存器數(shù)據(jù)，第三個參數(shù)表示從第一個地址開始寫入，第四個參數(shù)表示寫入的六個數(shù)據(jù)，第五個參數(shù)表示以int16類型的數(shù)據(jù)保寫入。

clear mb

用于清除Modbus對象。

五、運(yùn)行結(jié)果

  可以看到運(yùn)行結(jié)束后再PLC的V寄存器中VW10000~VW10010都比原來的值累加了1000，而且再M(fèi)ATLAB的工作區(qū)也得到了反應(yīng)，值得一提的是，MATLAB的工作區(qū)不會實(shí)時更新數(shù)據(jù)，只有在程序運(yùn)行完成后可以查看到運(yùn)行的結(jié)果。
 

圖5.1 在PLC中的通信結(jié)果
   圖5.2 在Matlab中的通信結(jié)果

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總結(jié)

  本文實(shí)現(xiàn)了S7-200 SMART與PC端Matlab的Modbus TCP通信，通過Matlab讀取與寫入了V區(qū)寄存器。