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用PLC实现智能交通控制

　　（2） 电路

　　检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接上检测电感电流变化的检测器，并将之转化为标准脉冲电压输出。其具体电路图由三部分组成：信号源部分、检测部分、比较鉴别部分。原理框图如图2所示，

　　输出脉冲波形见图1（b）。

　　（3） 传感器的铺设

　　车辆计数是智能控制的关键，为防止车辆出现漏检的现象，环状绝缘电线在地下的铺设我们设采取在每个车行道上中的出口地（停车线处）以及在离出口地一定远的进口的地方各铺设一个相同的传感器，方案如图3（以典型的十子路口为例），同一股道上的两传感器相距的距离为该股道正常运行时所允许的Zui长停车车龙为好。

3 用plc实现智能交通灯控制

　　3.1 控制系统的组成

　　车辆的流量记数、交通灯的时长控制可由可编程控制器（plc）来实现。当然，也可选用其他种类的计算机作为控制器。本例选用plc作为控制器件是因为可编程控制器核心是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有高可靠性丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力;它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程;它采用模块化结构，编程简单，安装简单，维修方便［3］。

　　利用plc，可使上述描叙的各传感器以及各道口的信号灯与之直接相连，非常方便可靠，如图4所示。

　　本设计例中，plc选用fx2n-64，其输入端接收来自各个路口的车辆探测器测得的输出标准电脉冲，输出接十字路口的红绿信号交通灯。信号灯的选择：在本例中选用红、黄、绿发光二极管作为信号灯（箭头方向型）

2.4 Modbus RTU 从站指令库支持的功能码

Modbus RTU 从站指令库支持特定的 Modbus 功能。访问使用此指令库的主站必须遵循这个指令库的要求。

表 3. Modbus RTU 从站功能码

功能码主站使用相应功能码作用于此从站的效用1234561516

读取单个/多个线圈（离散量输出点）状态。 功能 1 返回任意个数输出点（Q）的 ON/OFF 状态。

读取单个/多个触点（离散量输入点）状态。 功能 2 返回任意个数输入点（I）的 ON/OFF 状态。

读取单个/多个保持寄存器。功能 3 返回 V 存储区的内容。在 Modbus协议下保持寄存器都是"字"值，在一次请求中可以读取zui多 120 个字的数据。

读取单个/多个输入寄存器。功能 4 返回 S7-200 的模拟量数据值。

写单个线圈（离散量输出点）。功能 5 用于将离散量输出点设置为的值。这个点不是被强制的，用户程序可以覆盖 Modbus通信请求写入的值。

写单个保持寄存器。功能 6 写一个值到 S7-200 的 V 存储区的保持寄存器中。

写多个线圈（离散量输出点）。功能 15 把多个离散量输出点的值写到 S7-200 的输出映像寄存器（Q区）。输出点的地址必须以字节边界起始（如 Q0.0 或 Q2.0），并且输出点的数目必须是 8 的整数倍。这是此 Modbus RTU从站指令库的限制。些点不是被强制的，用户程序可以覆盖 Modbus 通信请求写入的值。

些多个保持寄存器。功能 16 写多个值到 S7-200 的 V 存储区的保持寄存器中。在一次请求中可以写zui多 120个字的数据。

 

2.5 Modbus RTU 从站例程

ModbusRTU 从站例程

需要 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 以上版打开

 

2.6 Modbus RTU 从站常见问题

Modbus从站的网络地址与 S7-200 的 CPU 网络地址有什么关系？

 

没有关系。支持网络通信的通信协议必须有其自己的网络寻址规定。 Modbus 从站的地址只是它在 Modbus网络上的地址，而通常所说的 S7-200 CPU 地址是 CPU 在西门子的 PPI 网络上的站地址。S7-200 CPU的大部分通信功能都通过 PPI 网络完成，例如编程、网络读写通信等。

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 如何理解 Modbus地址与功能码的区别？

 

Modbus 地址与 Modbus 的功能码是两个层次的概念。

 

根据 Modbus 通信协议，Modbus 数据的地址使用 00xxx、10xxx、30xxx 和 40xxx的形式，分别表示数字量输出、数字量输入、模拟量输入等数据地址。在使用 S7-200 的指令库时，Modbus 数据地址与 S7-200的 I/O 和数据存储区地址间有特定的对应关系。

 

有些设备表明它支持 Modbus RTU 通信协议，但也详细提供了读写数据的详细通信帧格式，其中包括如何 Modbus站的地址，需要读写数据类型、长度等等。数据帧有特定字节指出此指令读写的数据类型和地址，此字节的数据内容即所谓"功能码"，如功能 1读取单个/多个数字量输出点的值。

 

支持 Modbus 协议的设备或软件，使用时用户直接设置或看到的应当是 Modbus 数据地址。Modbus地址所访问的数据，是通过各种"功能"读写而来。功能码是 Modbus 地址的底层。如果 Modbus 通信的一方提供的所谓Modbus 协议只有功能码，则需要注意了解此功能号与 Modbus 地址间的对应关系。

Modbus指令库启动后，如何通过同一个通信端口进行 CPU 监控？

 

Modbus 指令库使用的是 CPU 的自由口通信功能，工作在自由口模式下的通讯口不能使用 Micro/WIN 的 PPI编程通信监控。如果通信口都已经被占用，可以考虑：

 

加一个通信模块（如 EM 277、CP 243-1、EM 241 等）扩展出一个编程通信口

中止自由口模式，可以将 CPU 上的模式开关从 RUN 拨到 STOP；或者保持处于 RUN 状态，用程序停止指令库的 Modbus模式（参见指令库应用）

为何有些 HMI软件使用 Modbus RTU 读取S7-200中的实数会出现错误？

 

有些HMI软件使用ModbusRTU通信协议时，处理存储在数据保持寄存器中的实数（浮点数）的方式与西门子的实数保存格式不同。西门子的PLC遵循"高字节低地址、低字节高地址"的规律。

 

ModbusRTU的保持寄存器总是以"字（双字节）"为单位，而一个实数需要4个字节（双字）表示。HMI软件在处理时可能会把保持寄存器的两个"字"互换位置，造成不能识别以西门子格式表示的实数。如果HMI软件一方无法处理这种实数，则可在S7-200CPU中编程将存入数据缓冲区（保持寄存器区）的实数的高字和低字互换。

为何有的HMI软件用ModbusRTU可以读取作为从站的S7-200的内容，但不能写入？

 

可能此软件使用了Modbus功能15（写多个离散量）或类似功能（功能16）。S7-200从站协议遵守"以整字节地址边界（如Q0.0、Q2.0）开始、以8的整数倍为位个数"的规约。如果HMI软件未严格执行此规律就可能发生写入错误的情况。

 

S7-200是否支持 Modbus ASCII模式？

 

S7-200可以支持上述模式，但是没有现成的指令库，需要用户自己编程。

 

项目编译后为何出现很多错误？

 

使用指令库时，若编译后出现很多错误，一般是因为未库指令数据存储区。请参考相关条目。

 

S7-200CPU的Port1是否可以支持Modbus RTU协议？

 

可以。用户可以自己编程实现。

 

在S7-200的"Tips andTricks"帮助文档中，Tip041是Modbus RTU从站程序，用户可以参考。

 

S7-200是否可以组成ModbusRTU通信网络？如何组网？

 

S7-200可以组成RS-485基础上的Modbus RTU网络。如果通信对象是不同标准的通信口，可能还需要转换。

参见：RS-485网络组成

 

3STEP 7-Micro/WIN 的标准指令库

STEP 7-Micro/WIN V4.0 以上版内部已经带有新的指令库，但在未安装西门子 Instruction Library软件包的情况下，不能显示出来使用。

 

要使用西门子的标准指令库，必须先安装西门子的指令库软件包Instruction Library。安装了 Instruction Library 之后，只要安装的 STEP7-Micro/WIN 版本是的，就能获得相应版本的新指令库。安装 Micro/WIN 的升级包（ServicePack）也会更新指令库的版本。

 

用户可以直接从下面获得西门子 Instruction Library 软件安装包：

Instruction Library

的 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 版本支持以下几种西门子标准指令库：

USS通信协议库：

可使CPU通信口 Port0 和 Port 1 支持与Micro-Master 3（MM3系列）和Micro-Master4（MM4系列，如MM420、MM430、MM440等）、SINAMICSG110系列的USS通信控制，通过一些预先编好的子程序和中断程序，以方便地控制变频器的运行和读写其参数。

Micro/WIN V4.0的USS指令库现在已经针对西门子的Master Drive做了优化。

Modbus RTU Slave（从站）通信协议库：

可使CPU通信口 Port0 支持Modbus RTU从站通信功能。

Modbus RTU Master （主站）通信协议库: 

可使 CPU 通信口 Port 0 和 Port 1 支持 Modbus RTU 主站通信功能。

以上通信协议库都是使用了S7-200CPU的自由口通信功能。