基于Modbus RTU通信協議的伺服電機聯動控制系統

摘要：針對改進傳統的復雜伺服電機聯動控制系統的目的，提出一種新的設計方案，采用Modbus RTU通信協議，簡化了系統復雜度，降低了成本，并且通過自行設計接口轉換電路，提高了通用性；另外，該系統通過改進優化的軟件設計，能實現系統的連續運行，解決了定位數據運行模式只能定位不能連續運行的問題。先介紹總的系統設計，然后介紹Modbus RTU協議以及具體實現方法，最后以LabView編程為例，介紹上位機軟件系統的實現過程。
關鍵詞：Modbus RTU；通信協議；伺服電機；LabView

工業控制已從單機控制走向集中監控、集散控制，如今已進入網絡時代，工業控制器連網也為網絡管理提供了方便。Modbus就是工業控制器的網絡協議中的一種，通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)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動控制系統，采用Modbus RTU通信協議進行數據通信，達到能夠同時對2臺電機聯動控制的目的。

1 系統構成以及原理
在工業控制過程中，電機是控制系統一個重要組成部分。一般通過微處理器控制電機繼而達到實現自動控制的目的。而上位機通過串行或者并行通信協議控制微處理器，來實現遠程控制。具體框圖如圖1所示。

文中提出了一種新的伺服電機聯動控制系統的設計方案，采用Modbus RTU協議，使上位機(PC)直接可以和伺服放大器進行通信，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，實時性強，而且簡化了系統復雜度，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通信協議來控制伺服放大器。雖然市場沒有專門接口轉換電路，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協議和實驗室現有器件，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可以在市場買到。RS485-RJ45具體接線如圖4所示。