从零开始构建：三菱Q系列PLC MODBUS TCP应用指南


参考资源链接：[三菱Q01使用QJ71C24N MODBUS RTU通信实例详解](https://wenku.csdn.net/doc/6412b4dfbe7fbd1778d411fb?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. MODBUS TCP通信协议基础

## 1.1 MODBUS TCP概述
MODBUS TCP是MODBUS协议的一种变种，它是以TCP/IP为网络层协议进行通信的。MODBUS TCP通信模型简单、高效、可扩展性强，广泛应用于工业控制和自动化领域。它使得主机（Client）和从机（Server）之间可以进行高效的数据交换。

## 1.2 MODBUS TCP帧结构
MODBUS TCP的数据帧结构较为简单。它由MBAP（MODBUS应用协议）头部和数据单元组成。MBAP头部包括事务标识符、协议标识符、长度字段和单位标识符。数据单元包含了功能码和数据字段。

## 1.3 MODBUS TCP功能码介绍
功能码在MODBUS TCP协议中定义了客户端可以请求的各类操作，如读取和写入寄存器、读取保持寄存器等。熟悉和理解功能码对于进行有效的通信至关重要。

例如，功能码0x03用于读取保持寄存器的值，而功能码0x06用于向寄存器写入单个值。这些功能码在数据帧中被传输，以指示具体的请求或指令。

接下来的章节我们将具体讨论MODBUS TCP如何在三菱Q系列PLC上进行配置和应用实践。

# 2. MODBUS TCP在三菱Q系列PLC上的配置

## 3.1 硬件配置和网络设置

在将MODBUS TCP应用到三菱Q系列PLC之前，必须先完成硬件和网络的配置。这是因为正确配置的硬件网络基础是后续所有配置和应用的前提。

### 3.1.1 PLC的以太网接口设置

首先，确保三菱Q系列PLC具备以太网接口并已正确安装。接下来，进行以太网接口设置，以便PLC能够连接到网络。

- 打开GX Works2或GX Works3编程软件。
- 连接PLC，并选择对应的PLC型号。
- 进入网络配置部分，选择以太网设置。
- 设置IP地址、子网掩码、默认网关以及端口号。

以太网接口设置是通过网络配置界面完成的，IP地址、子网掩码、默认网关以及端口号都需要根据现场网络环境来配置。通常，一个有效的IP地址应确保在同一个网络中唯一。

### 3.1.2 网络参数的配置与校验

网络参数配置后需要进行校验，以确保PLC可以正常接入网络，并与其他网络设备通信。

- 使用ping命令测试PLC的网络连通性。
- 确认网络参数配置正确无误，没有网络冲突。
- 在PLC之间相互ping，检查通信是否畅通。

网络参数的配置与校验是一个重要的环节，特别是在复杂的工业网络环境中。正确配置并校验网络参数能够避免网络阻塞和数据传输错误等问题。

## 3.2 软件配置和MODBUS TCP参数设定

在硬件网络设置完成之后，接下来是软件层面的MODBUS TCP参数设定。

### 3.2.1 参数设定步骤

MODBUS TCP参数设定涉及到多个步骤，每一步都要认真执行，以确保通信的准确性。

- 在编程软件中，找到MODBUS TCP参数设定界面。
- 设定通信站号（Unit ID），确认它在通信网络中是唯一的。
- 输入MODBUS TCP的IP地址和端口号，它们应该与对应设备的配置相匹配。
- 根据需要设定数据交换的起始地址和数量。

在MODBUS TCP参数设定过程中，对于每一个参数的设定都需要仔细校验，避免因为参数设置错误而导致的数据交换失败。

### 3.2.2 功能码和数据格式说明

MODBUS TCP使用一系列功能码来定义数据交换的类型。在PLC的参数设定中，需要选择合适的功能码来实现不同的数据操作。

- 功能码03表示读保持寄存器。
- 功能码06表示预设单个寄存器。
- 功能码16表示预设多个寄存器。

功能码的选择决定了数据交换的类型和方式。在三菱Q系列PLC中，需要根据应用需求选择相应功能码，并且在编程软件中正确设定。

在数据格式方面，MODBUS TCP协议规定了数据交换的格式，比如字节序（大端或小端）以及数据类型等。

- 字节序决定了多字节数据在内存中的排列方式。
- 确保数据格式的统一，以避免数据解析错误。

正确理解并设定数据格式是实现PLC和MODBUS TCP设备之间数据准确交换的关键。在不同设备间通信时，数据格式的一致性是不容忽视的。

以上章节内容展示了MODBUS TCP在三菱Q系列PLC上的配置过程，从硬件到软件，再到详细的功能码和数据格式说明，每一步都关系到最终通信的成功与否。本章节内容不仅提供了一个清晰的配置指南，还解释了每一步的重要性和操作的具体细节，为读者提供了一个全面且深入的理解。

# 3. MODBUS TCP在三菱Q系列PLC上的配置

## 3.1 硬件配置和网络设置

### 3.1.1 PLC的以太网接口设置

首先，进行硬件配置，确定三菱Q系列PLC的以太网接口处于可用状态。确保PLC具备以太网接口，并且该接口在硬件配置中未被禁用。这一步骤是后续一切网络通信活动的基础。

// 伪代码示例：启用PLC的以太网接口
ethernet_enable(ethernet_interface)

参数说明：
- `ethernet_interface`：以太网接口编号，通常是1。

逻辑分析：
在三菱Q系列PLC上，以太网接口必须通过特定的指令或参数设置才能被激活。在大多数情况下，这需要访问PLC的配置菜单或使用编程软件进行设置。

### 3.1.2 网络参数的配置与校验

接下来是配置网络参数。这涉及到设置PLC的IP地址、子网掩码、默认网关等，以确保PLC能够与MODBUS TCP设备顺利通信。

// 伪代码示例：配置PLC的网络参数
set_ip(ip_address, subnet_mask, default_gateway)

参数说明：
- `ip_address`：PLC的IP地址。
- `subnet_mask`：子网掩码。
- `default_gateway`：默认网关地址。

逻辑分析：
在实际操作中，网络参数的配置通常通过PLC的配置软件（如GX Works2或GX Developer）来完成。重要的是要保证PLC的网络配置与网络上的其他设备兼容，特别是在同一局域网中。

## 3.2 软件配置和MODBUS TCP参数设定

### 3.2.1 参数设定步骤

此步骤涉及在PLC中设置MODBUS TCP的相关参数。这包括指定PLC作为MODBUS主站还是从站、定义设备ID、设定端口号等。

// 伪代码示例：设置MODBUS TCP通信参数
modbus_tcp_configure(
    master_or_slave = 'master'