AnFat1. 项目背景与核心需求
在工业自动化控制系统中，变频器作为电机调速的核心设备，其数据采集与控制一直是现场实施的重点难点。本次实践源于某建材生产线改造项目，需要同时对6台变频器进行运行参数监控，并处理来自3个称重传感器的模拟量信号。系统采用Modbus RTU协议通过RS485总线实现通讯，PLC端使用结构化文本(ST)语言进行数据处理。
这个方案的典型应用场景包括：
- 生产线多电机同步控制
- 分布式设备集中监控
- 过程参数与质量数据关联分析
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2. 系统架构设计
2.1 硬件组网方案
采用一主多从的RS485总线拓扑，网络配置参数如下：
| 参数 | 配置值 | 备注 |
|---|---|---|
| 通讯协议 | Modbus RTU | 波特率19200 |
| 总线拓扑 | 手拉手连接 | 首尾终端电阻120Ω |
| 主站设备 | PLC | 西门子S7-1200系列 |
| 从站设备 | 6台变频器 | 站地址1-6 |
| 模拟量输入 | 3路称重传感器 | 4-20mA信号输入 |
实际布线时要注意：485总线必须采用屏蔽双绞线，屏蔽层单端接地。总线距离超过50米时，建议增加485中继器。
2.2 软件功能规划
系统需要实现三个核心功能模块：
- 变频器参数轮询采集
- 称重信号滤波处理
- 工艺数据关联分析
3. Modbus RTU通讯实现
3.1 通讯帧调度设计
采用时间片轮询机制，为每个从站分配固定的通讯时隙。关键参数配置：
st复制// 轮询周期配置
VAR
PollingInterval : TIME := T#500ms; // 单次轮询总周期
TimeSlot : ARRAY[1..6] OF TIME := [T#80ms, T#80ms, T#80ms,
T#80ms, T#80ms, T#80ms]; // 各站时隙分配
END_VAR
3.2 典型功能码实现
以读取保持寄存器(功能码03H)为例，ST语言实现如下：
st复制FUNCTION ReadHoldingRegisters : BOOL
VAR_INPUT
SlaveID : BYTE;
StartAddr : WORD;
RegCount : WORD;
pData : POINTER TO ARRAY[0..MAX_REG-1] OF WORD;
END_VAR
VAR
TxBuffer : ARRAY[0..7] OF B