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1 引言
工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络集约制造时代。工业控制器连网也为网络管理提供了方便。Modbus就是工业控制器的网络协议中的一种。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通讯约规。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为主流的工业标准之一。他为符合Modbus协议的不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
2 Modbus RTU协议在S7-200中的应用原理
2.1 Modbus RTU协议与S7-200相互关系简介
S7-200 CPU上的通讯口Port0可以支持Modbus RTU协议，成为ModbusRTU从站。此功能是通过S7-200的自由口通讯模式实现，可以通过无线数据电台等慢速通讯设备传输。
如果想在S7-200 CPU与其他支持Modbus RTU的设备使用ModbusRTU协议通讯，需要由有S7-200 CPU做Modbus主站。S7-200CPU做主站必须由用户自己用自由口模式，按相关协议编程。
在S7-200控制系统应用中，ModbusRTU从站指令库只支持CPU上的通讯0口(Port0)。要实现Modbus RTU通讯，需要Step7-Micro/WIN32V3.2以上版本的编程软件，须安装Step7-Micro/WIN32 V3.2 InstructionLibrary(指令库)。Modbus RTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。
2.2 Modbus RTU协议在S7-200中应用的基本过程
(1)检查S7-200控制系统中所用Micro/WIN的软件版本，应当是Step7-Micro/WIN V3.2以上版本。
(2) 检查Micro/WIN的指令树中是否存在ModbusRTU从站指令库(图1)，库中应当包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序。如果没有，须安装Micro/WIN32V3.2 Instruction Library(指令库)软件包
调用MODBUS通讯指令库
图2中参数意义如下:
●模式选择:启动/停止MODBUS，1=启动;0=停止;
● 从站地址:MODBUS从站地址，取值1~247;
● 波特率:可选1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600;
● 奇偶校验:0=无校验;1=奇校验;2=偶校验;
● 延时:附加字符间延时，缺省值为0;
●*大I/Q位:参与通讯的*大I/O点数，S7-200的I/O映像区为128/128，缺省值为128;
●*大AI字数:参与通讯的*大AI通道数，可为16或32;
●*大保持寄存器区:参与通讯的V存储区字(VW);
● 保持寄存器区起始地址:以&VBx*(间接寻址方式);
● 初始化完成标志:成功初始化后置1;
● 错误代码:0=无错误。
(4) 注意的问题
调用Step7-Mciro/WIN32 V3.2Instruction Library(指令库)需要分配库指令数据区(LibraryMemory)。库指令数据区是相应库的子程序和中断程序所要用到的变量存储空间。如果在编程时不分配库指令数据区，编译时会产生许多相同的错误。
由子程序参数HoldStart和MaxHold*的保持寄存器区，是在S7-200CPU的V数据存储区中分配，此数据区不能和库指令数据区有任何重叠，否则在运行时会产生错误，不能正常通讯。注意Modbus中的保持寄存器区按“字”寻址，即MaxHold规定的是VW而不是VB的个数。
3 Modbus RTU协议测试
包含ModbusRTU从站指令库的项目编译、下载到CPU中后，在编程计算机(PG/PC)上运行一些Modbus测试软件可以检验S7-200的ModbusRTU通讯是否正常，这对查找故障点很有用。测试软件通过计算机串口(RS-232)和PC/PPI电缆连接CPU。
(以ModScan32测试软件为例作以检测说明)
举个例子：
三菱工业电机中的CC－Link构建的一种开放性面向现场控制的总线网路系统，DIN是德国工业标准，使用导轨是工业电气元器件的一种安装方式，安装支持此标准的电器元器件可方便地卡在导轨上而*用螺丝固定，维护也很方便，一般来说，常用的导轨宽度是3．5CM。现如今，很多的电器元器件都有采用这种标准，比如有PLC、断路器、开关、接触器等。
工业机器人不是孤立工作的，一个机器人工作站，往往需要外围设备的配合，比如工装夹具、传送带、焊接变位机、移动导轨等等，这些角色相互之间要怎么配合，就需要互相协调。比如AGV小车、自动化立体仓库、喷涂设备、装配设备等等。
工业机器人的自动控制系统
1、底层控制器
底层控制器作为控制系统的核心，其选择的合适与否对整个系统来说十分重要，其性能直接影响了控制系统的可靠性、数据处理速度、数据采集的实时性等。移动机器人运行环境较恶劣，干扰源众多，对运动控制器的实时性和可靠性要求较高，选择一种稳定可靠地运动控制器至关重要，既要满足系统要求，又要具有良好的可扩展性和兼容性。
为实现机器人对外部设备的有效控制，底层控制器提供了相应的设备底层控制函数，这些控制函数可以直接访问机器人的硬件寄存器来控制机器人的运行，而这些控制函数可以使得设备驱动程序不再依赖于具体硬件，通过调用控制函数接口就可以实现对机器人的有效控制。
2、电气系统
在对轮式全向移动机器人控制系统硬件进行选型以后，根据移动机器人的硬件组成进行电气系统设计。移动机器人的电气系统主要包括三个部分：主电路、伺服驱动系统电路和PLC控制系统电路。
移动机器人控制系统主电路通过PLC和继电器实现控制。即由继电器由线圈和辅助触点两部分组成。当线圈通电的时候，其对应的常开触点闭合，常闭触点断开。
3、I／O配置段
I／O配置段包括I／O刷新周期（典型为4ms）和I／O数据映像区大小信息，通过软PLC编程系统的工程配置模块进行可视化配置，以适应不同机器人应用程序对I／O设备的不同需求。其主要是机器人将其他信号作为末端执行器I／O使用，末端执行器I／O链接到机器人手臂末端的连接器上，保证其功能。
4、PLC程序
在底层控制器中，使用编程软件STEP 7 PROFESSIONALV12的PTO运动控制指令，使用位置控制方式，控制4个转向伺服电机，从而控制4个车轮的转向角；使用扩展模拟量输出模块输出电压值，控制4个轮毅电机，驱动机器人运动。排除硬件的因素外，程序的好坏直接决定着运动性能的高。程序的编写是整个设计中*为重要的环节之一。
PLC要满足工业机器人的高性能要求还有待改善
机器人控制器可以理解为完成机器人控制功能的结构实现，机器人控制器是机器人*为核心的“心脏”，它从一定程度上影响着机器人的发展，高性能的工业机器人不单要实现PTP控制，还要实现CP控制。说，采用基于PC的运动控制器和基于DSP运动控制器能够实现机器人的运动控制，却无法满足高性能工业机器人的各项要求指标，而电路设计以及编程相当复杂，PLC的控制接线完善和技术创新是一大难题。
PLC控制接线简单，只要通过运动控制指令就能实现对机器人的运动控制，PLC想要在机器人多轴运动协调控制、网络通讯方面**优势，还是需要一定的时间。因为高性能工业机器人主要是各关节的驱动运动，不单单是实现PTP、CP的控制，还要达到在多轴协调控制、速度、加速度、运动精度等方面的要求。
目前，在PLC中，日本立石公司的PLC和ABB公司的PLC在微小型控制方面功能强大；等西门子公司的PLC具备运动控制的功能，但远远不及MITSUBISHIPLC，因为MITSUBISHIPLC结合物联网及高科技术，使之具有完整的运动控制功能，通过高速度的背板，处理器与伺服接口模块可以进行通讯，从而实现高度的集成操作及位置环和速度环的闭环控制。达到从简单的点到点的运动到复杂的齿轮传动，来满足高性能工业机器人的要求。