關鍵字：S7-200 SMART；Modbus TCP；MATLAB。

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基于S7-200 SMART實現一鍵啟停
順序功能圖——（二）設計機組延時關機程序
基于S7-200 SMART實現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實現軟件是什么，反正博主第一個想到的是MATLAB，不過這都是因為在過去的學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現PID控制。不過在工作以后在過程控制或是運動控制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。
  隨著時代的發展越來越多不同的PID控制也被運用到工程中——模糊PID控制、專家PID控制、神經網絡PID控制和差分進化PID控制，他們是智能控制中專家控制、模糊控制、神經網絡控制、優化算法控制的發展的結果，雖然優勢明顯，但僅憑PLC難以實現，往往需要PC中的其他軟件進行輔助。因此實現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是一種通信協議，支持這種通信協議的設備只需要通過以太網就可以實現通數據傳輸，基于此通信協議，可以通過一根網線實現PC與PLC之間的數據處理，本文不會對Modbus TCP做重點介紹，需要學習的小伙伴可以走傳送門——帶你玩轉modbusTCP通信。

二、總體環境介紹

  以下的案例基于：

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

三、PLC中搭建服務端

  在基于S7-200 SMART實現Modbu TCP通信一文中博主詳細介紹了基于S7-200 SMART搭建Modbus TCP服務端的搭建過程，這里只進行簡單介紹，需要重溫的小伙伴請走傳送門。
 

圖3.1 在PLC中搭建Modbu TCP服務端
  設置端口號：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中已經集成好了Modbus通信需要的各種功能，這點十分方便，我們可以使用封裝好的函數：

clc
clear all;
%創建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
%讀取數據
data = read(mb,'holdingregs',1,10,'int16');
%寫入數據
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，比較像面向對象編程中類的實例化。第一個參數表示是Modbus TCP通信，第二個參數表示服務端的IP地址（PLC的IP地址），第三個參數表示端口號。

mb.Timeout = 2;

用于設定Modbus對象的通信時間，超過此時間還未建立通信連接則認為通信失敗。

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

用于讀取數據并反回到一個變量里。第一個參數表示是通過mb對象讀取數據，第二個參數表示讀取保持寄存器數據，第三個參數表示從第一個地址開始讀取，第四個參數表示讀取10個數據，第五個參數表示以int16類型的數據保存到data中。如果需要讀取的數據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');

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

clear mb

用于清除Modbus對象。

五、運行結果

  可以看到運行結束后再PLC的V寄存器中VW10000~VW10010都比原來的值累加了1000，而且再MATLAB的工作區也得到了反應，值得一提的是，MATLAB的工作區不會實時更新數據，只有在程序運行完成后可以查看到運行的結果。
 

圖5.1 在PLC中的通信結果
   圖5.2 在Matlab中的通信結果

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總結

  本文實現了S7-200 SMART與PC端Matlab的Modbus TCP通信，通過Matlab讀取與寫入了V區寄存器。