S7-1200 Modbus rtu通讯常见问题9

  做通讯项目难免会遇到一些棘手的问题，尤其是新入门槛的同行，一旦遇到问题往往会被当前的问题困扰而束手无策，自己很难找到问题的所在，一时抓狂、苦恼，如果放弃，这个问题将成为永远的问题。

  最近，Modbus通讯这方面的各种项目相对做的比较多，也触碰过几次所谓的“雷”。只是这几次雷遇到的都比较典型，过程写一下，方便给大家一个案例参考。

  近期，集团公司要求各公司在能源管理上添加电量、天然气流量等的数据采集，必须上公司的云平台，每天上午8点整统计、分析每天个设备的能源使用情况，及OEE设备利用率的统计分析。在给其中一台设备添加无线采集功能时，出现了一件棘手的问题。

设备描述：

  该设备为园型旋转加热炉，控制器配置S7-1215C +部分I/O扩展模块及模拟量控制模块，驱动器为ABB变频器带RS485和 富士温控器控制等与CB1241 RS485连接。原电能电量统计、天然气流量计、循环风机、旋转驱动电机、及部分设备仪表采用CB1241  RS485通讯信号板扩展，利用通讯方式读、写各从站的数据，设备自去年4份投运，且使用读、取数据一直正常，尤其是RS485通讯这块运行也一直正常着。

通讯问题故障分析：

  为添加无线采集模块，拟给天然气流量计先驳接到公司云平台，需要将天然气流量计数据在与原plc通讯的前提下，新增加将数据上传到公司云平台，由此信号方面我增加了一个RS485功分器。自添加功分器无线采集数据功能后，与设备关联的其它设备一直故障不断，使我顿感棘手，首先，是一周前，关联设备的西门子数控ONE系统，自主轴驱动器保养后，重新上电过程中，NCU系统报警显示5，报警系统无法识别IP。断电重新上电2次，报警依旧。想起在主轴驱动器拆下送制造商维保期间，这个无线采集数据功能添加的，是否是这个功能的创建与原IP地址冲突了，一时无法找到其它可能的原因，只能暂时先拔掉新增加的无线采集通讯线。再返回设备断电重启，居然系统启动成功，NCU一阵启动过程后，数码管显示6正常，OP屏也能够进入用户界面了，启动设备系统，启动液压站，调用NCK加工程序，启动自动运行，一连串启动下来，并没有出现问题，因为生产任务急，暂时抛开这个无线采集功能，先让设备运行起来，而不延误生产。

  几天的正常生产后，趁生产换模间隙，我将原来暂时抛开的天然气流量采集功能重新创建，将天然气流量计的RS485通讯电缆连接到功分器M2端子，看HMI设备上用户管理上的天然气流量数据，没有显示变化，说明通讯链路没有建立，因为这个功能自去年投运运行一直是正常的，由此，抛开通讯程序的逻辑关系，仅仅只是硬件连接的关联。想想西门子的CB1241 RS485通讯信号板与其它第三方的仪表连接对应关系的TA/TRA 对应第三方仪表信号B，TB/TRB对应第三方仪表信号A，由此，实际连接按这个规律落实接线，可是，无论我怎么样换通讯极性，与plc的通讯就是无法创建，无功而返的一个上午，在燥热的车间汗流浃背淌过去了，工控人的辛苦只有自己知道啊。

  回到办公室，感觉很失落。总以为无论那种通讯问题，在我面前都不是问题的我，今天居然也掉坑了，还掉的我仍然无序，没有一点解决问题的思路。连接没有问题的，这个我一定是确认的。

  是否是同事前几天在调试无线采集的功分器，动了通讯参数？因为同事还在出差中，也不便打电话问，于是，我拿出新的功分器，重新判断确认各通道的通讯参数，9600bps、 8个数据位、1个停止位、无校验，这些耳熟能详的通讯参数一遍遍的检查确认，仍然没有看出有什么不妥之处。干脆，拿一台plc，找一个仪表做一个测试程序试试，通讯程序很快创建后，连接硬件确认后，看测试程序能够实现通讯数据的交互。难到是功分器的硬件连接plc的通道问题？因为，无线采集数据使用一直也是正常能够读取到数据的。

  下午，整理好心情，把这个测试的功分器带到现场，重新连接，检查确认连接极性后，给功分器上电，看到功分器的通讯指示灯有闪烁，返回到HMI设备天然气流量计的数据仍然没有更新，其它电量数据是变化的，说明功分器的流量计数据仍然无法建立通讯。这个功分器我在办公室测试是可以的，唯一的区别是现场设备的RS485通讯连接，图示：

  一种典型的星型连接，虽然对于RS485通讯连接是不提倡的，但是这种连接方式一年多来，通讯工作始终是正常运行的，难道是这个原因，与办公室测试比较也只能是这个原因了，办公室测试都是一对一的连接方式。即天然气流量计连接到功分器的S1的A/B端子，而无线采集数据模块连接功分器的M1的A/B端子，而原plc天然气流量计连接在功分器的M2的A/B端子。区别只是这里的M2端子关联了设备原这些从站，且连接是星型连接的。由于，生产任务紧，实施只能等待到设备换模或者维修间隙再进行。

  想想还是不死心，大热的天，赶来敢去忙碌了快一天了，各自的测试都确认了，到现场连接就是无法建立，窝心的很。转眼一想，试试直接连接的方式，就是把M2的A/B通讯线，不经过功分器，直接连接到天然气流量计的信号端子S1的A/B端子上，看数据变化情况。说干就干，几根导线的连接很快就好了，一番可靠性确认后，再次给功分器上电，到HMI屏上看天然气流量数据，这次居然在变化了，说明通讯是建立起来了，不管怎么样连接是否合理，至少这样的连接可以建立与plc的通讯连接，说实在已经是直连了，再不能够建立连接我都想砸了这些模块了，天气热人的火气也会旺的。

  观察一段时间的数据，运行还算稳定。为可靠起见，我发微信信息给公司同事，让他监控无线数据采集的M1端子通讯数据采集运行情况，很快返回的信息是自下午2点多后，通讯中断一直没有连接成功，这个时间段也应该是我直接连接的那段时间，哎呀呀，通讯啊通讯您老人家怎么难伺候呢？这里刚刚创建连接上，那边又断开了。但是，有一点思路就是原通讯连接的星型连接问题，我一定会找时间把它改为手拉手方式的。另一个可疑问题是功分器是否对这样的星型连接，引起必要的阻抗匹配问题了，同样的功分器一对一测试都是正常的。

  万般无奈之下，我为确认自己的判断，我打开了功分器内部电路板，发现功分器的S1原通讯信号侧与M1/M2通讯输出侧，均采用耦合变压器实现信号的传递，图示：

  变压器耦合，功分器的原信号侧S1，和分配后的信号侧M1/M2均属于低阻抗连接特性，多回路的并联输入，会使RS485的信号电平拉低而失效，所以，我之前无论怎么样调换信号的极性，通讯一直无法建立也在常理之中的，显然，采用功分器连接在此不符合连接要求了。早先确定的采用功分器分离原其中的RS485信号方案，在此应用不成熟，需要重新确定。

                                                                                            2025年7月6日星期日整理