通讯应用示例

Communication example

NiMotion一体化电机Modbus通讯应用案例
发布日期 : 2021-07-13 18:58:38


1.MODBUS通信实例介绍

   

NiMotion一体化闭环步进电机融合了步进电机和伺服电机各自的技术优点,相比标准步进电机运行更安静,振动更少,同时内部集成14位高分辨率编码器实现位置反馈的闭环控制,不失步在完成定位后保持稳定的位置,没有振荡,根据负载自动调整电流输出大小降低温升。在满足节能平稳及高负载承受性的要求时,能够去取代传统步进电机。同时一体化闭环步进电机集成I/O功能,方便用户的功能扩展,简化系统复杂程度。步进电机传统的应用方案如图1所示:
 


图1. 传统步进电机应用方案

传统步进电机应用方案的缺点:

· 集成化低,占用空间大,接线麻烦,安装麻烦,成本较高;
· 开环控制精度通常较低、无自动纠偏能力;
· 故障率较高,维修成本高;
· 内部不集成I/O,需要用户增加硬件拓展,增加用户成本;
· 每次开机需要寻找零点,不支持掉电保持;     
· 不能进行自诊断。
 
针对以上步进电机应用存在的问题, NiMotion推出了带有MODBUS总线功能的一体化步电机产品,产品覆盖42系列57系列和86系列,可使用带有MODBUS总线扩展的PLC来控制NiMotion的一体化电机。不再需求带运动控制功能的特殊PLC,从而降低用户的使用成本,大大简化了工程设计和工程实施的难度。

 

NiMotion一体化步进电机主要功能特点:
·CAN&CANOPEN&Modbus总线连接,分布式控制;
·集成I/O,便于本地控制信号反馈控制;
·集成步进电机驱动器;
·丰富的报警功能;
·独特高效的原点设置方法;
·闭环控制;
·独特高效的原点设置方法;
·在线升级程序。

NiMotion一体化闭环步进电机的解决方案:


图2.NiMotion一体化闭环步进电机应用方案

本文重在介绍通过PLC的RS485通信扩展接口和NiMotion的一体化电机实现MODBUS通信,从而进一步控制电机的运转。本实例中适用NiMotion STM42系列、STM57系列和STM86系列的一体化步进电机,PLC采用产电(LS)PLC型号为XGB 做Modbus主站。NiMotion一体化电机作为Modbus从站,协议上支持标准的MODBUS-RTU协议。Modbus协议的通信方式为单主站/多从站方式,只有主站可以发出查询(询问),从站执行查询要求的处理,回复应答信息。

2.硬件连接

2.1 硬件目录
1.LS XGB PLC Modbus-RTU通信接口         
2.一体化闭环步进电机:STM5776A-485-OFS-A
3.连接端子1 个                         
4.电源线若干                           
5.一体化闭环步进电机Modbus 通信线一根 
 
2.2 一体化闭环步进电机与LS PLC硬件连接

一体化闭环步进电机Modbus通信端口与PLC Modbus通信端口 

LS PLC Modbus主站可最多支持32一体化闭环步进电机从站

3.一体化闭环步进电机Modbus通信参数设置

 

一体化闭环步进电机通信参数设定从站地址:00、波特率:9600bps、数据位:8、停止位:1、校验位:无; 从站地址设定范围:0-127;
注:如需更改一体化闭环步进电机地址、波特率、网络数据格式等参数请参阅《一体化闭环步进电机MODBUS总线用户手册》。

 

4.LS XG 5000编程软件建立PLC工程

4.1 建立新工程
双击XG5000编程软件图标,然后在工程新建目录选择新工程,XG5000软件编程窗口自动弹出新工程文件设置窗口。

设置完成后单击确定按钮,进入主程序编辑窗口。

 

4.2 Cnet参数设置
在主程序编辑窗口树形结构处右击“NEW PLC[B0S0内置Cnet]”自动弹出Cnet基本设定窗口。在此窗口可以设置Cnet通信模式,波特率等通信参数。在此实例中通信波特率为9600,数据位8,停止位1,奇偶校验位NONE,本实例中选择PLC 与一体化闭环步进电机采用Modbus协议通信,PLC为modbus主站,一体化闭环步进电机为从站,因此运行模式通道1:XGTSever,通道2:P2P使用。

设置完成后单击确定按钮,返回程序编辑窗口。


5. LS PLC 程序编写

5.1 MODBUS通讯寄存器对应关系
LS-XGB PLC与一体化闭环步进电机MODBUS通讯寄存器对应关系如下:

读取从站地址为0地址为21单个寄存器数据。对应报文如下:

 

请求报文

响应报文

请求报文

响应报文

 

主站D00050为首的1个寄存器数据值存储到从站地址为0的以0x40051为首的1个字寄存器中。对应报文如下:

请求报文

响应报文

如有疑问请参阅《Modbus协议的工业自动化网络规范》和新萄京娱乐场网址5197《一体化闭环步进电机Modbus总线用户手册》


5.2 P2P通道设定
创建P2P通信块需要在主程序编辑窗口树形结构处右击“NEW PLC[B0S0内置Cnet]”然后选择“追加项目”,再选择“P2P通信”。

 

5.3 P2P通信Modbus功能块调用

P2P通信Modbus功能块调用

P2P通信Modbus功能块配置注释:
◇  P2P通道中Modbus功能块中设定驱动器选择Modbus RTU Client;   
◇  P2P通道中Modbus功能块中需要选择P2P功能:读和写;
◇  P2P通道中Modbus功能块的报文方式如果是写单个保持寄存器应选择:1 个别。如果是写多个保持寄存器应选择:2 连续;         
◇  P2P通道中Modbus功能块的报文方式如果是写单个保持寄存器应选择:1 个别。如果是写多个保持寄存器应选择:2 连续;     
◇  P2P通道中Modbus功能块中的相对站号为Modbus从站地址。                                                            


5.4 编写PLC程序与变量定义
本实例中通过LS PLC 作为Modbus主站向从站一体化闭环步进电机发送3条报文实现一体化步进电机在位置模式下定长运动。Modbus通信报文如下:

◇  00 10 00 51 00 01 02 00 06                    一体化闭环步进电机状态由无故障切换为准备启动;
◇  00 10 00 51 00 04 08 00 4F 00 01 00 00 00 64  发送目标位置和方向;                         
◇  00 10 00 51 00 01 02 00 5F                    一体化闭环步进电机运行。                     
下面开始通过XG5000编程软件编写plc程序,在主程序编辑树形结构处双击“变量/注释”后进入变量定义表:

注释与变量

变量定义完成后在主程序树形结构窗口双击“NewProgram”

6.程序运行与监控
硬件连接完成确认正确后下载程序便可以通电调试。

 

主程序监控

设备寄存器监控

Modbus master报文监控

7.总结
通过以上实例可知,NiMotion一体化步进电机,集成度高,比之前传统的运动方案能大幅减少接线且容易安装,能充分节省安装空间,防烧坏等损毁的保护措施,特别适合替代多个电机的设备使用,集成IO和同步功能,CAN&CANOPEN&Modbus总线连接,分布式控制。方便用户对生产流程的监控、数据采集并进行数据分析,从而形成高度灵活、个性化、网络化的生产链。满足工业4.0工业互联网、物联网、云计算的发展需求,在节省用户成本的同时为用户的智能制造提供了一种替代传统步进电机的解决方案。


8.其他
电机的具体操作指令参考本公司的《一体化闭环步进电机MODBUS总线用户手册》
其他本手册的全部内容或部分内容禁止擅自转载、拷贝。
产品性能、规格及外观可能因为改进,会在不经预先通知的情况下发生变化,敬请谅解。
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