基于Modbus RTU通信協(xié)議的伺服電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

摘要：針對(duì)改進(jìn)傳統(tǒng)的復(fù)雜伺服電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的目的，提出一種新的設(shè)計(jì)方案，采用Modbus RTU通信協(xié)議，簡化了系統(tǒng)復(fù)雜度，降低了成本，并且通過自行設(shè)計(jì)接口轉(zhuǎn)換電路，提高了通用性；另外，該系統(tǒng)通過改進(jìn)優(yōu)化的軟件設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，解決了定位數(shù)據(jù)運(yùn)行模式只能定位不能連續(xù)運(yùn)行的問題。先介紹總的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后介紹Modbus RTU協(xié)議以及具體實(shí)現(xiàn)方法，最后以LabView編程為例，介紹上位機(jī)軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。
關(guān)鍵詞：Modbus RTU；通信協(xié)議；伺服電機(jī)；LabView

工業(yè)控制已從單機(jī)控制走向集中監(jiān)控、集散控制，如今已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，工業(yè)控制器連網(wǎng)也為網(wǎng)絡(luò)管理提供了方便。Modbus就是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一種，通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通信。基于上述原理，文中設(shè)計(jì)了一套伺服電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，采用Modbus RTU通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，達(dá)到能夠同時(shí)對(duì)2臺(tái)電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制的目的。

1 系統(tǒng)構(gòu)成以及原理
在工業(yè)控制過程中，電機(jī)是控制系統(tǒng)一個(gè)重要組成部分。一般通過微處理器控制電機(jī)繼而達(dá)到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。而上位機(jī)通過串行或者并行通信協(xié)議控制微處理器，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。具體框圖如圖1所示。

文中提出了一種新的伺服電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，采用Modbus RTU協(xié)議，使上位機(jī)(PC)直接可以和伺服放大器進(jìn)行通信，其框圖如圖2所示。本設(shè)計(jì)上位機(jī)采用一般PC即可，最好帶RS485接口。伺服放大器選用富士公司RYH201F5-VV2，伺服電機(jī)選用富士公司GYS201D5-RC2。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中節(jié)省了微處理器，所以不僅在數(shù)值處理運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送上運(yùn)行速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，而且簡化了系統(tǒng)復(fù)雜度，降低了成本。

由于有的PC不自帶RS485接口，因此上位機(jī)不能利用Modbus通信協(xié)議來控制伺服放大器。雖然市場沒有專門接口轉(zhuǎn)換電路，但是由于一般上位機(jī)(PC或者工控機(jī)等)都自帶USB接口，自己根據(jù)Modbus協(xié)議和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器件，自行設(shè)計(jì)接口轉(zhuǎn)換電路，接口圖如圖3所示。

其中USB轉(zhuǎn)RS232和RS232轉(zhuǎn)RS485可以在市場買到。RS485-RJ45具體接線如圖4所示。