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

摘要：針對改進(jìn)傳統的復雜伺服電機聯(lián)動(dòng)控制系統的目的，提出一種新的設計方案，采用Modbus RTU通信協(xié)議，簡(jiǎn)化了系統復雜度，降低了成本，并且通過(guò)自行設計接口轉換電路，提高了通用性；另外，該系統通過(guò)改進(jìn)優(yōu)化的軟件設計，能實(shí)現系統的連續運行，解決了定位數據運行模式只能定位不能連續運行的問(wèn)題。先介紹總的系統設計，然后介紹Modbus RTU協(xié)議以及具體實(shí)現方法，最后以L(fǎng)abView編程為例，介紹上位機軟件系統的實(shí)現過(guò)程。
關(guān)鍵詞：Modbus RTU；通信協(xié)議；伺服電機；LabView

工業(yè)控制已從單機控制走向集中監控、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(guò)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))和其它設備之間可以通信。基于上述原理，文中設計了一套伺服電機聯(lián)動(dòng)控制系統，采用Modbus RTU通信協(xié)議進(jìn)行數據通信，達到能夠同時(shí)對2臺電機聯(lián)動(dòng)控制的目的。

1 系統構成以及原理
在工業(yè)控制過(guò)程中，電機是控制系統一個(gè)重要組成部分。一般通過(guò)微處理器控制電機繼而達到實(shí)現自動(dòng)控制的目的。而上位機通過(guò)串行或者并行通信協(xié)議控制微處理器，來(lái)實(shí)現遠程控制。具體框圖如圖1所示。

文中提出了一種新的伺服電機聯(lián)動(dòng)控制系統的設計方案，采用Modbus RTU協(xié)議，使上位機(PC)直接可以和伺服放大器進(jìn)行通信，其框圖如圖2所示。本設計上位機采用一般PC即可，最好帶RS485接口。伺服放大器選用富士公司RYH201F5-VV2，伺服電機選用富士公司GYS201D5-RC2。由于系統設計過(guò)程中節省了微處理器，所以不僅在數值處理運算和數據傳送上運行速度快，實(shí)時(shí)性強，而且簡(jiǎn)化了系統復雜度，降低了成本。

由于有的PC不自帶RS485接口，因此上位機不能利用Modbus通信協(xié)議來(lái)控制伺服放大器。雖然市場(chǎng)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)接口轉換電路，但是由于一般上位機(PC或者工控機等)都自帶USB接口，自己根據Modbus協(xié)議和實(shí)驗室現有器件，自行設計接口轉換電路，接口圖如圖3所示。

其中USB轉RS232和RS232轉RS485可以在市場(chǎng)買(mǎi)到。RS485-RJ45具體接線(xiàn)如圖4所示。