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(shí)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(gè)想到的相關(guān)實(shí)現(xiàn)軟件是什么，反正博主第一個(gè)想到的是MATLAB，不過(guò)這都是因?yàn)樵谶^(guò)去的學(xué)生時(shí)代接觸這個(gè)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(jí)語(yǔ)言很多軟件都能實(shí)現(xiàn)PID控制。不過(guò)在工作以后在過(guò)程控制或是運(yùn)動(dòng)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(shí)代的發(fā)展越來(lái)越多不同的PID控制也被運(yùn)用到工程中——模糊PID控制、專(zhuān)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(zhuān)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(shì)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(guò)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(guò)一根網(wǎng)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)PC與PLC之間的數(shù)據(jù)處理，本文不會(huì)對(duì)Modbus TCP做重點(diǎn)介紹，需要學(xué)習(xí)的小伙伴可以走傳送門(mén)——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(xiàn)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(guò)程，這里只進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，需要重溫的小伙伴請(qǐng)走傳送門(mén)。
 

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

四、Matlab中搭建客戶(hù)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(duì)象
mb = modbus('tcpip','192.168.2.1',502);
%通信延時(shí)2s
mb.Timeout = 2;
for i=1:1:1000
%讀取數(shù)據(jù)
data = read(mb,'holdingregs',1,10,'int16');
%寫(xiě)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(kāi)并清除modbus對(duì)象
clear mb

其中

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

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

mb.Timeout = 2;

用于設(shè)定Modbus對(duì)象的通信時(shí)間，超過(guò)此時(shí)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(gè)變量里。第一個(gè)參數(shù)表示是通過(guò)mb對(duì)象讀取數(shù)據(jù)，第二個(gè)參數(shù)表示讀取保持寄存器數(shù)據(jù)，第三個(gè)參數(shù)表示從第一個(gè)地址開(kāi)始讀取，第四個(gè)參數(shù)表示讀取10個(gè)數(shù)據(jù)，第五個(gè)參數(shù)表示以int16類(lèi)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(lèi)型也可以寫(xiě)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(xiě)入數(shù)據(jù)。第一個(gè)參數(shù)表示是通過(guò)mb對(duì)象寫(xiě)入數(shù)據(jù)，第二個(gè)參數(shù)表示寫(xiě)入保持寄存器數(shù)據(jù)，第三個(gè)參數(shù)表示從第一個(gè)地址開(kāi)始寫(xiě)入，第四個(gè)參數(shù)表示寫(xiě)入的六個(gè)數(shù)據(jù)，第五個(gè)參數(shù)表示以int16類(lèi)型的數(shù)據(jù)保寫(xiě)入。

clear mb

用于清除Modbus對(duì)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(lái)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(huì)實(shí)時(shí)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(guò)Matlab讀取與寫(xiě)入了V區(qū)寄存器。