FM020-Modbus通讯模块使用说明书

和利时公司技术文件和利时公司版权所有第1册共1册本册共30页文件名称：FM020Modbus通讯模块使用说明书文件编号：J12-C12-000005项目名称：SM/FM硬件技术改进开发项目编号：B12014H-1-J物料编码：3020200121/3020200168版本号：A文件密级：普通文件状态：CFC受控标识：不受控拟制：杜泽峰2012年1月13日审核：魏晓亮2012年1月13日会签：批准：王弢2012年1月13日文件发放范围：J12-C12-000005FM020Modbus通讯模块使用说明书ACAE和利时公司版权所有II修订页序号版本号修订内容简述拟制/日期审核批准1A创建杜泽锋/09-05-13李乐义王弢2A/01增补用户参数配置状态说明杜泽锋/09-09-10李乐义王弢3A硬件改板升级，修订相关技术指标及指示灯状态说明（原文件为北和项目A0603X，现转为西和项目B12014H-1-JH，且文件编号由A09-C12-000050变更为J12-C12-000005）杜泽峰/2012-1-13魏晓亮王弢45678910111213141516注：自新文件J12-C12-000005正式发布起，北和原文件《FM020Modbus通讯模块使用说明书》，文件编号A09-C12-000050，A/01版本作废！HOLLiASMACS-FMFM0201FM020Modbus通讯模块使用说明书概述FM0201模块是Modbus通讯模块，支持Profibus-DP总线协议与Modbus协议，通过Profibus-DP总线与控制器进行参数与数据交换实现DP从站功能，同时通过Modbus通讯协议获取或下发Modbus数据，支持功能码01、02、03、04、05、06、0F、10。FM020模块在Profibus-DP一侧只能做Profibus-DP从站；在Modbus一侧既可以做Modbus主站，也可以做Modbus从站。FM020模块支持的最大从站数必须同时满足输入/输出数据长度最多各1000byte，输入/输出数据之和最大1200byte，以及对于Modbus主站逻辑模块数目小于等于22*，对于Modbus从站逻辑模块数目小于等于的26*约束条件。Modbus通讯采用应答方式。应答方式是主站向某个从站发出命令，然后等待从站的应答，从站接到主站命令后，执行命令，并将执行结果返回给主站作为应答，然后等待下一个命令。主站发出命令到从站应答命令之间的时间间隔成为超时时间，用户可通过模块组态参数“TimeofReplay”进行设置。Modbus物理层采用RS485和RS232（2选1），传输速率可达115.2kbps，支持RTU模式和ACSII模式（2选1）。FM020模块由功能模板和壳体组成，采用DIN35导轨或平面独立安装，模块面板上提供Profibus-DP及Modbus通讯接口、电源输入接口、模块站地址拨码开关、Profibus-DP和Modbus终端匹配拨码开关。1FM020-A02兼容之前FM020-A01版本；组态时新工程FM020-A01与FM020-A02分别对应FM020-Master.GSD(FM020-Slave.GSD)和FM020_M_MTF.GSD(FM020_S_MTF.GSD)两种GSD文件；老工程替换时老GSD文件兼容FM020-A02新模块，且新老模块在软件升级后都能继续使用。DPBDPTRDPA+24V-24VRS485+RS485-MBGNDSGNDRUNCOMRXDTXDNM020-24VNCPROFIBUSDP/MODBUSMODBUSTRRS232DPSlaveAdd图1FM020模块外观示意图FM020HOLLiASMACS-FM2FM020Modbus通讯模块的外观结构如图1所示。原理说明FM020在数据存储RAM中建立了Profibus-DP到Modbus的映射数据区，由软件实现Profibus-DP和Modbus协议转换及数据交换。FM020模块的硬件原理框图如图2所示。FM020(Master)的协议转换原理首先，在FM020(Master)的数据存储器中建立“Modbus报文队列”，即Modbus报文序列。它是用户依据应用的要求，在Profibus-DP主站配置FM020(Master)时，组态配置选择后自动形成，并在Profibus-DP主站与FM020(Master)建立连接通讯时初始化并传送到数据存储器中。关于如何依据应用要求，在组态配置时选择Modbus通信功能，详见“产品应用实例”一节。DPA（DB9）DPB（DB9）SRAMCPLDSPC3MCUDP站地址拨码开关485收发器485收发器状态显示复位电路485收发器232MODBUS（DB9）232收发器485MODBUS（凤凰端子）磁耦防护磁耦防护图2FM020模块硬件原理框图HOLLiASMACS-FMFM0203FM020(Master)在数据存储器中建立Profibus-DP数据区和Modbus数据区，Profibus-DP主站与FM020(Master)的通信数据都存储在Profibus-DP数据区中，Profibus-DP通信数据分为输入和输出数据。Modbus主站与Modbus从站的通信数据都存储在Modbus数据区中，Modbus通信数据分为输入和输出数据，写入（如05H、06H、0FH、10H功能）Modbus从站的数据为输出数据，与Profibus-DP的输出数据对应；读取（如01H、02H、03H、04H功能）Modbus从站的数据为输入数据，与Profibus-DP的输入数据对应。Modbus输入数据区存放需要上报的数据，模块每轮询一遍Modbus从站，做一次Modbus输入数据区和Profibus-DP输入数据区的数据交换，然后SPC3就可以把Modbus上报的数据报给主控；Modbus输出数据区存放需要下发的数据，模块下发完数据，做一次Profibus-DP输出数据区和Modbus输出数据区的数据交换。FM020(Master)模块的协议转换原理如图3所示。FM020(Slave)的协议转换原理与FM020(Master)一样在数据存储器中建立Profibus-DP数据区和Modbus数据区，通过Profibus-DP输入/输出与对应的Modbus存储区交换数据，实现Modbus到Profibus-DP的数据通信。FM020(Slave)接收Modbus报文，并根据Modbus主站的指令读写Modbus数据区，同时发送Profibus只写数据区%QBxProfibus只读数据区%IBxProfibus只读数据区%IWxProfibus只写数据区%QWxModbus读/写数据区0xxxxModbus只读数据区1xxxxModbus只读数据区3xxxxModbus读/写数据区4xxxxFM020模块（Master）Profibus主站Modbus从站Modbus从站Modbus从站图3FM020(Master)模块协议转换原理图示FM020HOLLiASMACS-FM4Modbus回答报文。每完成一次Profibus-DP数据通信，按照用户配置的Profibus-DP的I/O地址和Modbus地址的对应关系，进行一次两个数据存储区的数据交换。FM020(Slave)模块的协议转换原理如图4所示。使用说明FM020的冗余配置由于FM系列硬件设备为单DP总线结构，并且FM020只提供单Modbus总线接口，因此，此处所述的FM020模块的冗余配置是针对于Modbus总线而言的，也即采用双FM020模块在DP总线双模块主、备配置环境下，提供两个Modbus总线接口(仅支持RS485方式，不支持RS232方式冗余)，用于实现Modbus总线的冗余。需要说明的是，FM系列硬件设备的单DP总线只需连接到FM020模块DPA或DPB任意一个接口即可，同时，在物理上主、备配置的FM020模块除DP从站地址外，组态时参数设置必须相同，即或者全为Modbus主站，或者全为Modbus从站，否则会造成通讯故障。详细配置图示由图5所示。Profibus输入数据区%IBxProfibus输出数据区%QBxProfibus输出数据区%QWxProfibus输入数据区%IWxModbus读/写数据区0xxxxModbus只读数据区1xxxxModbus只读数据区3xxxxModbus读/写数据区4xxxxFM020模块（Slave）Profibus主站Modbus主站图4FM020(Slave)模块协议转换原理图示HOLLiASMACS-FMFM02051234ONDIP12ONDIP1234ONDIP5678DPBDPTRDPA+24V-24V485+485-MBGNDSGNDRUNCOMRXDTXDFM020-24VNCPROFIBUSDP/MODBUSMODBUSTRRS232DPSlaveAdd1234ONDIP12ONDIP1234ONDIP5678DPBDPTRDPA+24V-24V485+485-MBGNDSGNDRUNCOMRXDTXDFM020-24VNCPROFIBUSDP/MODBUSMODBUSTRRS232DPSlaveAdd1.DP总线DB9连接器采用LK230通讯转接器。2.任意选择连接FM020模块的DPA或DPB接口。1.DP总线DB9连接器采用LK230通讯转接器。2.选择连接与主FM020模块相同的DP接口。FM硬件模块Modbus模块冗余Modbus总线断开终端匹配电阻接通终端匹配电阻DP站地址:25DP站地址:26说明：以图中硬件配置为例：1.DP总线末端的最后一个FM020模块，须将终端匹配电阻接通；2.作为Modbus冗余总线的末端，两个FM020模块的设置须相同，且终端匹配电阻都要接通；3.两个FM020模块作为DP总线的从站，其站地址不能重复；4.此例为Modbus总线RS485方式冗余，RS232方式则不支持冗余；5.LK230通讯转接器的详细说明，请参阅《LK230PROFIBUS-DP总线连接器说明书》。接通终端匹配电阻接通终端匹配电阻Profubus-DP总线图5FM020模块冗余配置图示FM020HOLLiASMACS-FM6状态指示灯说明FM020上电后，其面板上的状态及通讯指示灯显示当前的工作和通讯状态。具体组合状态及含义由表1给出。FM020模块与FM系列主控模块通过Profibus-DP总线进行数据交换。模块面板上有四个状态指示灯分别代表模块运行和通信状态，可以方便地对模块的工作及运行状态进行监测。表1状态指示灯组合及含义RUN(绿)COM(黄)TXD(黄)RXD(黄)含义亮亮闪闪模块运行正常，通讯数据收发正常，同时模块作为ModBus主站时运行在工作状态。灭闪ModBus主或从站发送数据闪灭ModBus主或从站接收数据灭灭模块没有配置ModBus从站；或ModBus通信故障；或模块作为ModBus主站时运行在备用状态闪亮灭闪模块作为ModBus从站时运行在备用状态闪灭灭灭模块等待初始化或未得到正确的初始化数据；DP通讯未建立或DP通讯线路故障。灭灭灭灭模块掉电或其它严重故障其它组合未定义通讯接口定义FM020模块Profibus-DP冗余通讯接口位于模块面板的左侧上方，其引脚定义由表2给出。表2Profibus-DPDB9连接器信号定义DB9孔座定义Profibus-DPA网3DPA+5GND8DPA-Profibus-DPB网3DPA+5GND8DPA-DPBDPAHOLLiASMACS-FMFM0207注：FM系列硬件系统的Profibus-DP为单总线结构，因此，使用时DPA/DPB接口任选一个连接即可。FM020模块Modbus通讯接口位于模块面板的右侧，其引脚定义由表3给出。表3Modbus双连接器信号定义序号定义ModbusRS485方式凤凰端子A1RS485+A2RS485-A3MBGNDA4SGNDModbusRS232方式