ModbusTCP程序如何实现步进电机的运动方向
1. 引言
本文是一篇综合性非常强的文章，从plc输入输出及步进电机接线开始，到plc运动控制程序编写，再到后续的modbustcp通信协议及上位机编程实现最终控制，涉及知识面比较广，能够让我们很好地将所学知识结合起来。
2. 项目开发平台
采用西门子tia portal v15编程软件编写运动控制程序，实现plc（s7-1200系列：cpu1214c dc/dc/dc ）对步进电机的控制，再通过编写modbustcp程序，将控制地址进行映射，从而方便上位机（vs 2019开发）与plc进行通信，最终实现步进电机的运动方向、速度及距离的灵活控制。
涉及硬件：开关电源、s7-1200plc、步进驱动器、步进电机、单轴模组、限位开关
涉及软件：tia portal v15、vs2019、modbuspoll（用于测试通信）
3. 硬件接线
4. plc编程
步 骤 操作 说明
1 通过博图软件创建一个新的plc项目，
根据硬件型号插入新设备，这里为
cpu 1214c dc dc dc
2 双击plc的以太网口，设置ip地址，
这里设置为192.168.2.210
3 双击cpu，在脉冲发生器pto/pwm选项中设置信号类型为pto，脉冲输出为q0.0，方向输出为q0.1
4 新建一个工艺对象，名称为轴1，通过基本参数>驱动器，设置脉冲输出为pulse1
5 通过扩展参数>位置限制，设置上下限位分别为i0.1和i0.2
6 通过扩展参数>回原点>主动，设置原点开关为i0.0
7 程序段1，调用mc_power使能，各个引脚填写如图所示，其中asix选择轴1
8 程序段2，调用mc_moverelative，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行相对运动
9 程序段3，调用mc_moveabsolute，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行绝对运动
10 程序段4，调用mc_movejog，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行前进和后退点动
11 程序段5，调用mc_home，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行归零
12 程序段6，调用mc_reset，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行复位功能
13 程序段7，调用mc_halt，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行暂停功能
14 程序段8，调用mc_readparam，来读取相关参数，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于读取实时脉冲
5. 上位机开发思路
目前比较主流开发上位机的方式，主要是组态软件（触摸屏）、c#开发上位机，c#开发上位机与传统的组态软件之间的区别，主要体现在如下三个方面：
功能限制：组态软件对于一些特定的需求或者逻辑，会有一定的局限性，使用上也受到软件本身的约束；c#开发上位机完全自主开发，几乎不存在功能上的限制，并且扩展方便。
技术要求：组态软件最大的优势在于方便，因为它本身都集成了一些通用协议和元件，只需要按照使用说明进行组态配置即可；c#开发需要完全自己搭建框架和实现底层代码，对开发者的技术要求会更高一些。
价格成本：组态软件需要按套、按点位收费，意味着每个项目无形中都有一个基础成本；c#开发上位机自主开发，不需要二次授权费用，并且开发一套之后，可以快速应用到其他项目中。
采用c#上位机开发，首先需要考虑的是通信问题。西门子s7-1200支持很多种不同的通信协议，包括s7、modbustcp、tcp/ip、udp、opc等，从开发成本上来说，我们优先考虑s7和modbustcp，对于s7和modbustcp通信协议，比较一下两者的优缺点：
s7协议为西门子内部协议，协议本身不公开，需要调用或者自己开发通信库，使用s7通信协议需要勾选cpu中的允许来自远程对象的put/get通信访问。
modbustcp为公开、免费协议，可以自己开发通信库或者使用开源库，使用modbustcp通信协议需要编写一定的plc程序来实现地址映射。
从公开免费和使用范围的角度来考虑，这里采用modbustcp通信协议，因为学会了modbustcp，意味着市场上的大部分仪表、plc通信都可以搞得定，plc程序编写如下如下所示：
创建db块
这里首先创建一个db块，里面包含了常用的一些操作和参数设置，值得注意的是，由于modbus保持型寄存器的bit位操作比较麻烦，因此这里我们统一使用word类型来代替bit。
modbus地址与plc地址的映射（控制位）
modbus地址与plc地址的映射（参数地址）
modbusserver程序编写
上位机ui界面设计
modbustcp通信库
上位机开发功能实现的核心在于modbustcp通信库编写，由于modbus协议是公开免费，可以自己根据modbus协议来开发，也可以使用开源的modbus库，如nmodbus等，有了modbustcp通信库之后，我们可以将更多的精力放在业务处理及逻辑处理上面。
6. 上位机功能开发
首先创建一个windows窗体应用项目，项目名称为thinger.com.motionpro。
日志显示功能：日志显示采用listview进行显示，绑定一个imagelist用来区分信息、报警、错误，添加日志方法的参数包含日志等级及日志内容。
自己开发modbustcp通信库或者使用开源库，该库应该具备建立连接、断开连接、预置寄存器、读取寄存器的功能。
建立连接和断开连接：这里通过按钮实现建立连接和断开连接2个功能。
相对位置运动：设置相对运动速度和相对运动位置，实现电机的相对运动。
绝对位置运动：设置绝对运动速度和绝对运动位置，实现电机的相对运动。
点动运动模式：设置点动运动速度，按住正向点动或者反向点动，实现电机的点动运动。
回原点模式：点击回原点，可以控制物体回到原点位置并停止。
运动停止、运动暂停、复位相关功能。
7. 写在最后
这个项目整体来说难度不是很大，但是涉及的知识面比较广，非常适合上位机初学者进行学习和练手。
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本文是一篇综合性非常强的文章，从plc输入输出及步进电机接线开始，到plc运动控制程序编写，再到后续的modbustcp通信协议及上位机编程实现最终控制，涉及知识面比较广，能够让我们很好地将所学知识结合起来。
2. 项目开发平台
采用西门子tia portal v15编程软件编写运动控制程序，实现plc（s7-1200系列：cpu1214c dc/dc/dc ）对步进电机的控制，再通过编写modbustcp程序，将控制地址进行映射，从而方便上位机（vs 2019开发）与plc进行通信，最终实现步进电机的运动方向、速度及距离的灵活控制。
涉及硬件：开关电源、s7-1200plc、步进驱动器、步进电机、单轴模组、限位开关
涉及软件：tia portal v15、vs2019、modbuspoll（用于测试通信）
3. 硬件接线
4. plc编程
步 骤 操作 说明
1 通过博图软件创建一个新的plc项目，
根据硬件型号插入新设备，这里为
cpu 1214c dc dc dc
2 双击plc的以太网口，设置ip地址，
这里设置为192.168.2.210
3 双击cpu，在脉冲发生器pto/pwm选项中设置信号类型为pto，脉冲输出为q0.0，方向输出为q0.1
4 新建一个工艺对象，名称为轴1，通过基本参数>驱动器，设置脉冲输出为pulse1
5 通过扩展参数>位置限制，设置上下限位分别为i0.1和i0.2
6 通过扩展参数>回原点>主动，设置原点开关为i0.0
7 程序段1，调用mc_power使能，各个引脚填写如图所示，其中asix选择轴1
8 程序段2，调用mc_moverelative，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行相对运动
9 程序段3，调用mc_moveabsolute，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行绝对运动
10 程序段4，调用mc_movejog，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行前进和后退点动
11 程序段5，调用mc_home，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行归零
12 程序段6，调用mc_reset，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行复位功能
13 程序段7，调用mc_halt，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于执行暂停功能
14 程序段8，调用mc_readparam，来读取相关参数，各个引脚填写如图所示，该程序段主要用于读取实时脉冲
5. 上位机开发思路
目前比较主流开发上位机的方式，主要是组态软件（触摸屏）、c#开发上位机，c#开发上位机与传统的组态软件之间的区别，主要体现在如下三个方面：
功能限制：组态软件对于一些特定的需求或者逻辑，会有一定的局限性，使用上也受到软件本身的约束；c#开发上位机完全自主开发，几乎不存在功能上的限制，并且扩展方便。
技术要求：组态软件最大的优势在于方便，因为它本身都集成了一些通用协议和元件，只需要按照使用说明进行组态配置即可；c#开发需要完全自己搭建框架和实现底层代码，对开发者的技术要求会更高一些。
价格成本：组态软件需要按套、按点位收费，意味着每个项目无形中都有一个基础成本；c#开发上位机自主开发，不需要二次授权费用，并且开发一套之后，可以快速应用到其他项目中。
采用c#上位机开发，首先需要考虑的是通信问题。西门子s7-1200支持很多种不同的通信协议，包括s7、modbustcp、tcp/ip、udp、opc等，从开发成本上来说，我们优先考虑s7和modbustcp，对于s7和modbustcp通信协议，比较一下两者的优缺点：
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modbustcp为公开、免费协议，可以自己开发通信库或者使用开源库，使用modbustcp通信协议需要编写一定的plc程序来实现地址映射。
从公开免费和使用范围的角度来考虑，这里采用modbustcp通信协议，因为学会了modbustcp，意味着市场上的大部分仪表、plc通信都可以搞得定，plc程序编写如下如下所示：
创建db块
这里首先创建一个db块，里面包含了常用的一些操作和参数设置，值得注意的是，由于modbus保持型寄存器的bit位操作比较麻烦，因此这里我们统一使用word类型来代替bit。
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上位机ui界面设计
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上位机开发功能实现的核心在于modbustcp通信库编写，由于modbus协议是公开免费，可以自己根据modbus协议来开发，也可以使用开源的modbus库，如nmodbus等，有了modbustcp通信库之后，我们可以将更多的精力放在业务处理及逻辑处理上面。
6. 上位机功能开发
首先创建一个windows窗体应用项目，项目名称为thinger.com.motionpro。
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自己开发modbustcp通信库或者使用开源库，该库应该具备建立连接、断开连接、预置寄存器、读取寄存器的功能。
建立连接和断开连接：这里通过按钮实现建立连接和断开连接2个功能。
相对位置运动：设置相对运动速度和相对运动位置，实现电机的相对运动。
绝对位置运动：设置绝对运动速度和绝对运动位置，实现电机的相对运动。
点动运动模式：设置点动运动速度，按住正向点动或者反向点动，实现电机的点动运动。
回原点模式：点击回原点，可以控制物体回到原点位置并停止。
运动停止、运动暂停、复位相关功能。
7. 写在最后
这个项目整体来说难度不是很大，但是涉及的知识面比较广，非常适合上位机初学者进行学习和练手。
Mini/Micro LED投资超160亿投资
继iPhoneX的3D前置摄像头，OPPO也做出来了
国家政策利好，换电模式在中国开始复苏
光电池板是什么材料
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如何通过单相充电设备来解决零线电流过大的问题
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