三菱PLC与MODBUS TCP通讯案例精讲：工业自动化解决方案


参考资源链接：[三菱Q系列PLC MODBUS TCP通讯配置指南](https://wenku.csdn.net/doc/38xacpyrs6?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. MODBUS TCP通讯协议概述

## MODBUS TCP通讯协议简介
MODBUS TCP是一种基于TCP/IP协议的应用层协议，广泛用于工业自动化领域。它继承了MODBUS协议的简单性和高效性，允许设备通过网络进行通信。MODBUS TCP协议主要用于服务器与客户端之间的数据交换，客户端可以是人机界面(HMI)、SCADA系统或任何其他需要读取或写入数据的设备。

## MODBUS TCP通讯的特点
MODBUS TCP通讯协议主要有以下特点：

1. 开放性：作为工业标准协议之一，MODBUS TCP被广泛应用于不同制造商的设备之间，不受特定硬件或操作系统的限制。
2. 易用性：其简洁的请求/响应模型易于理解和实现。
3. 高可靠性：基于TCP/IP协议，能够保证数据传输的可靠性。

## MODBUS TCP与MODBUS RTU的对比
虽然MODBUS TCP和MODBUS RTU都是有效的通讯协议，但它们在数据封装、传输媒介和通信机制上有所不同。RTU模式依赖于串行线缆进行数据传输，而MODBUS TCP则通过TCP/IP网络进行。因此，MODBUS TCP更适合于现代工业自动化网络环境。

在下一章节中，我们将详细介绍三菱PLC的基础知识，并探讨如何配置这些设备以实现MODBUS TCP通讯。

# 2. 三菱PLC基础知识与配置

## 2.1 三菱PLC产品系列与选型

### 2.1.1 常见的三菱PLC型号对比
在自动化控制系统中，三菱PLC（Programmable Logic Controller）作为核心控制设备，有着广泛的应用。三菱PLC产品线涵盖了从小型到大型的各种型号，其中较为常见的包括FX系列、Q系列和L系列等。每种系列根据其性能、I/O点数、处理速度和存储容量等因素被设计用于不同的应用场合。

以FX系列为例，FX3U、FX3G和FX3S是三个比较受欢迎的型号，它们之间的主要差异体现在处理能力、内置功能和I/O点数上。FX3U具有更高的性能和更多的内置功能，适合复杂的控制任务；FX3G则是一种中等性能的PLC，适用于大多数标准应用；FX3S则为小型PLC，适用于I/O点数需求不高的简单应用。

### 2.1.2 根据应用需求选择PLC
选择合适的PLC型号对于确保控制系统正常运行至关重要。在选择PLC时，需要考虑以下几个关键因素：

1. 控制任务的复杂性：需要执行的控制逻辑、数据处理的复杂程度以及特殊功能需求是选择PLC时的首要考虑因素。
2. I/O点数：根据系统的输入和输出数量选择合适I/O点数的PLC。
3. 扩展能力：系统未来可能的扩展需求，PLC是否有足够的扩展槽位或模块。
4. 环境条件：工作环境的温度、湿度、振动等因素对于PLC的稳定性和耐用性有影响。
5. 成本预算：在满足以上条件的基础上，还需考虑项目的预算限制。

选择合适PLC的过程是反复权衡和评估的过程，通常需要与供应商进行沟通，获取详细的产品规格和性能参数，以确保最终选定的产品可以满足应用需求。

## 2.2 三菱PLC的网络设置

### 2.2.1 PLC的IP配置方法
在三菱PLC中，IP地址的配置是通过GX Works或GX Developer编程软件来实现的。配置步骤如下：

1. 将PC连接到PLC。
2. 打开GX Works或GX Developer软件。
3. 进入“网络设置”菜单，选择对应PLC型号和端口号。
4. 设置IP地址、子网掩码和网关地址。
5. 保存设置并上传至PLC。

在配置时，确保与网络中的其他设备处于同一网络段，以保证通信畅通。错误的IP配置可能会导致网络通信失败或数据传输错误。

### 2.2.2 PLC与计算机的通信设置
PLC与计算机进行通信时，除了IP地址设置外，还需确保使用的通信协议一致。通常，三菱PLC支持以太网、串行通信等接口。使用以太网通信时，必须设置好通信协议（例如：Modbus TCP/IP、CC-Link IE等），同时确保计算机上安装了正确的驱动程序和通信协议。

通信设置的步骤大致为：

1. 确认计算机的网络配置，确保计算机和PLC处于同一网络环境。
2. 在计算机上设置与PLC通信时使用的通信协议。
3. 打开适当的通信软件（例如：GX Works）。
4. 进入通信设置部分，指定通信端口和参数。
5. 进行通信测试，验证是否可以成功连接PLC。

### 2.2.3 PLC与MODBUS设备通信的前期准备
在三菱PLC与MODBUS TCP设备进行通信前，需要做好以下准备工作：

1. **网络配置**：确保PLC和MODBUS设备位于相同的网络段内，并且网络连接无误。
2. **PLC的MODBUS功能块**：在PLC的程序中，需要使用支持MODBUS TCP的专用功能块来处理通信任务。在某些型号PLC中，如FX5U，GX Works2或GX Works3编程软件内置有此功能块。

例如，三菱PLC的`MELSEC FX3U-ENET-ADP`模块是一个扩展单元，用于实现与MODBUS RTU和MODBUS TCP协议的通信，为原有的PLC系统提供网络接口。

在设置通信时，要特别注意通信参数的匹配，包括但不限于波特率、数据位、停止位和校验方式（对于MODBUS RTU）或者TCP端口号（对于MODBUS TCP）。

## 2.3 三菱PLC的MODBUS TCP功能块

### 2.3.1 功能块的介绍和使用条件
MODBUS TCP功能块是三菱PLC通过GX Works编程软件提供的用于实现MODBUS TCP通信的一组指令块。这些功能块可以使得PLC作为MODBUS服务器或客户端与外部MODBUS设备进行数据交换。

使用这些功能块之前需要满足以下条件：

1. **硬件支持**：PLC必须配备能够进行以太网通信的模块，例如FX3U-ENET-ADP模块。
2. **软件版本**：使用GX Works或GX Developer的适配版本，并确保包含MODBUS TCP功能块库。
3. **正确的网络配置**：PLC与MODBUS设备必须在网络层面上相互连通，并且配置了正确的网络参数，如IP地址和端口号。

在三菱PLC中，使用MODBUS TCP功能块时，会涉及到如下参数：