MODBUS 통신 드라이버

MODBUS는 미국의 Modicon PLC 등에서 사용하는 표준 프로토콜이다.

1. 읽기 설정

<그림 1>은 MODBUS 통신 드라이버를 사용할 때의 통신설정 예이다.

             <그림 1> MODBUS 시리얼 통신설정 예

<그림 1>의 DEVICE 설정은 연결된 통신포트(COM1), 통신속도( 9600 ), Parity Bit ( 0 ), Data Bit ( 8 ), Stop Bit ( 1 ), 순으로 장비에 설정된 값을 입력한다.

MODBUS 통신 드라이버의 옵션 부 에는 읽은 패킷의 CRC 체크 여부( 1 = 체크 함, 0 = 체크 안함 ), 비트 ON 쓰기 값 ( 기본 = 65280 ), MODBUS IP 프로토콜 사용여부( 1 = IP 프로토콜, 0 = 일반 시리얼 프로토콜 ) , 비트 OFF 쓰기 값 ( 기본 = 0 ), DWORD/FLOAT 등의 값을 읽을 때 읽을 크기를 WORD 단위 비 사용여부( 1 = 사용안함, 0 = WORD 단위로 계산, 기본 : 0 ), 멀티쓰기 사용여부(0 = 사용안함, 1 = 사용, 기본 : 0), 데이터 값 비교를 위한 상태값 저장위치(WORD 메모리 번지지정, 기본 : 1000) 순으로 콤마( , )로 구분하여 입력한다.

주의) DWORD/FLOAT 등의 값을 읽을 때 읽을 크기를 WORD 단위를 사용하지 않는 경우에는 통신 프로토콜 레벨에서 DWORD/FLOAT 1개의 데이터를 읽을 때 2개의 데이터를 요구하는 것이 아니라 1 개의 데이터를 요구하는 프로토콜 형식이다. ( GAS Micro iMaCS 등의 장비에서 사용함 )

참고) MODBUS IP 프로토콜은 Ethernet 등으로 연결된 시스템에서 사용하고 통신형식은 TCP/IP 또는 UDP/IP를 사용한다.

읽기 설정 방법

1) 스테이션 : 연결된 장비의 스테이션 (ID) 번호. ( 0 ~255 )

2) 읽을 종류 : 읽을 데이터 종류를 지정. (Function Code 번호, 일반적으로 Function Code 3 = 40000번 Register 대역, Function Code 4 = 30000번 Register 대역)

참고) Function Code 4를 사용할 때는 3 대신 4로 변경하여 사용한다.

3 – WORD 단위의 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 ),

3W – WORD 단위의 데이터 읽기 ( LO, HI 데이터 순 ),

3w – WORD 단위의 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 ),

3D – DWORD 단위의 데이터 읽기 ( LO, HI 데이터 순 ),

3d – DWORD 단위의 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 ),

3lD, 3LD – 8 BYTE 단위의 데이터 읽기 ( LO, HI 데이터 순 ),

3ld, 3Ld – 8 BYTE 단위의 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 ),

3M – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 DWORD 데이터 읽기 ( LO, HI 데이터 순 ),

3m – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 DWORD 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 ),

3lM, 3LM – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 8 BYTE 단위의 데이터 읽기 ( LO, HI 데이터 순 ),

3lm, 3Lm – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 8 BYTE 단위의 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 ),

3s – 16 BYTE BCD ASCII 데이터 읽기,

3F – FLOAT 단위의 데이터 읽기 ( LO, HI 데이터 순 ),

3F2 – FLOAT 단위의 데이터 읽기 ( LO, HI 데이터 순 2 ),

3f – FLOAT 단위의 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 ),

3f2 – FLOAT 단위의 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 2 ),

3U – DOUBLE 단위의 데이터 읽기 ( LO, HI 데이터 순 ),

3u – DOUBLE 단위의 데이터 읽기 ( HI, LO 데이터 순 ),

1X, 2X – 비트 단위의 데이터 읽기 ( 0xxxx, 1xxxx Modbus 번지 )

1XB, 2XB – 비트 단위의 데이터 읽기, 비트 단위 읽기 개수 ( 0xxxx, 1xxxx Modbus 번지 )

3B – BYTE 단위의 데이터 읽기.

3) 읽을 시작주소 : 읽을 시작번지. (modbus 주소 –1 )

4) 메모리 저장 위치 : 읽어온 상태 값을 저장할 버퍼위치.

5) 읽는 크기: 읽을 크기.

3, 3W, 3w – WORD 단위 개수,

3D, 3d, 3M, 3m, 3F, 3F2, 3f, 3f2 – 2 WORD 단위 개수,

3LD, 3ld, 3LM, 3lm, 3U, 3u – 4 WORD 단위 개수,

3s – 8 WORD 단위 개수,

1X, 2X – WORD 단위 개수,

1XB, 2XB – 비트 단위의 읽기 개수, ( 1 ~ 15 = 1 WORD, 16 ~ 31 = 2 WORD, …)

3B – BYTE 단위 개수.

<그림 1> 프로토콜 옵션부의  아이콘을 클릭하면 <그림 2>의 대화상자가 나타나는데 여기서도 READ 스케쥴을 작성할 수 있다.

<그림 2> MODBUS 드라이버의 통신 읽기 설정 대화상자

<그림 2>의 , ,  버턴과 리스트 박스를 이용하여 READ 스케쥴을 작성한다.

<그림 2>의 ‘Check CRC Error’ 부분에서 읽은 패킷의 CRC 체크여부, ‘Bit Write On Val’ 영역에 비트 ON 출력 시 쓰기 값( 기본 = 65280 ), ‘Use Modbus IP Protocol’ 에서 MODBUS IP 프로토콜 사용여부, ‘Bit Write Off Val’ 영역에 비트 OFF 출력 시 쓰기 값( 기본 = 0 ), ‘Don’t Use WORD Unit Read Size’ 영역에 DWORD/FLOAT 등의 값을 읽을 때 읽을 크기를 WORD 단위 비 사용여부를 설정할 수 있다.

<그림 3> MODBUS 드라이버의 통신 읽기 설정 READ 추가/편집 대화상자의 예

<그림 3>는 <그림 2>의 대화상자에서 READ 스케쥴을 추가 또는 편집할 때 나타나는 대화상자이다.

2. 쓰기 설정

출력은 SCAN File과 상관없이 컨트롤러의 직접 ADDRESS에 쓴다.

디지털 출력 설정법

디지털 출력으로 장비의 상태 값(reset 등)을 설정하거나 Relay 등을 제어할 수 있다.

디지털 출력 TAG 설정 시 필요한 요소

1) PORT           연결된 PORT 번호.

2) STATION      장비의 스테이션( ID ) 번호.

시리얼 통신 - 1 ~ 247,

TCP/IP – 100, 255 등.

3) Address      출력 번지. 10진수 단위의 출력번지. (Address, Modbus Register 번지 – 1 )

4) Extra1          출력하고자 하는 데이터 종류. (Function Code, 5 = Single Coil)

5 – WORD 단위의 데이터 쓰기,

5) Extra2          사용안함.

예1) Station : 1  Address : 0100  Extra1 : 5, EXTRA2 : 빈칸으로 설정하고 디지털 ON 출력을 하면 1번 Station MODBUS 장비의 100 번지 (Modbus 101번 Register 번지 ) 값을 통신 프로그램의 옵션창에서 설정한 Bit Write On Value 설정한 값(기본 65280, 0xFF00)으로 변경할 수 있다.

예2) Station : 1  Address : 0100  Extra1 : 5, EXTRA2 : 빈칸으로 설정하고 디지털 OFF 출력을 하면 1번 Station MODBUS 장비의 100 번지 (Modbus 101번 Register 번지 ) 값을 통신 프로그램의 옵션창에서 설정한 Bit Write On Value 설정한 값(기본 0, 0x0000)으로 변경할 수 있다.

아날로그 출력 설정법

아날로그 출력은 BYTE/WORD/DWORD/FLOAT 값을 메타에 쓰는 것을 말한다.

아날로그 출력 TAG 설정 시 필요한 요소

1) PORT           연결된 PORT 번호.

2) STATION      장비의 스테이션( ID ) 번호.

시리얼 통신 - 1 ~ 247,

TCP/IP – 100, 255 등.

3) Address      출력 번지. 10진수 단위의 출력번지. (Address, Modbus Register 번지 – 1 )

4) Extra1          출력하고자 하는 데이터 종류. (Function Code,  6 = Single Register, 16 = Multiple Register)

16 – WORD 단위의 데이터 쓰기,

16D – DWORD 단위의 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16d – DWORD 단위의 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16lD, 16LD – 8 BYTE 단위의 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16ld, 16Ld – 8 BYTE 단위의 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16M – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 DWORD 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16m – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 DWORD 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16lM, 16LM – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 8 BYTE 단위의 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16lm, 16Lm – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 8 BYTE 단위의 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16s – 16 BYTE BCD ASCII 데이터 쓰기,

16F – FLOAT 단위의 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16F2 – FLOAT 단위의 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 2 ),

16f – FLOAT 단위의 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16f2 – FLOAT 단위의 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 2 ),

16U – DOUBLE 단위의 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16u – DOUBLE 단위의 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ), 

16B – BYTE 단위의 데이터 쓰기,

16H_TIME – HICM 장비에 컴퓨터의 현재시간 전송. (년, 월, 일, 시, 분, 초, 각 1워드씩 6워드를 전송, 아날로그 쓰기만 사용)

5) Extra2          멀티 아날로그 값 쓰기/비교 설정

1 = 멀티 쓰기 값 저장,  ( Extar1 영역은 상관안함 )

2 = 현재 저장된 값으로 멀티 쓰기 값 쓰기, ( 현재 설정한 번지부터 저장된 개수 만큼 연속 쓰기 )

3 = 멀티 쓰기 값으로 저장된 모든 내용을 삭제, ( Extar1 영역은 상관안함 )

4 = 현재 저장된 값과 PLC 메모리 번지 값을 비교, ( 현재 설정한 번지부터 저장된 개수 만큼 연속 쓰기 )

기타 값( 0 또는 4보다 클 때 ) = 일반( 하나의 ) 아날로그 값 쓰기

예1) Station : 1  Address : 0100  Extra1 : 16, EXTRA2 : 빈칸으로 설정하고 아날로그 출력을 하면 1번 Station MODBUS 장비의 100 번지 ( Modbus 101번 Register 번지 ) 값을 설정한 값으로 변경할 수 있다.

예2) Station : 1  Address : 5000  Extra1 : 16d, EXTRA2 : 빈칸으로 설정하고 아날로그 출력을 하면 1번 Station MODBUS 장비의 5000 번지 ( Modbus 5001번 Register 번지 ) 값을 설정한 값으로 변경할 수 있다.

멀티 워드 쓰기 설정을 위한 스크립트 작성 예)

$AO_0000.Extra2 = 3;                                            // 이전에 저장된 멀티 쓰기 값 삭제

@SetTagValue("AO_0000", 0);

$AO_0000.Extra2 = 1;                                            // 멀티 쓰기 값 저장으로 설정

for(i = 0; i < 50; i = i + 1) {

   @sprintf($AO_0000.Extra1, "%03d", i);               // Extra1 에 임의의 값을 넣어서 동일한 데이터를 무시하지 않도록 설정

   @SetTagValue("AO_0000", 5000);                      // 실제 출력 값 저장, 여기서는 5000 으로 임의 저장

}

@sprintf($AO_0000.Extra1, "16");              // 출력할 데이터 종류 = WORD 단위로 설정

$AO_0000.Extra2 = 2;                                            // 멀티 값 쓰기 지정

@SetTagValue("AO_0000", 1);                               // 값 쓰기, 50개 값을 지정한 번지부터 출력

PLC에 현재 값과 메모리 값이 동일한지를 확인하기 위한 스크립트 작성 예)

$AO_CHECK_MEM_SET = 2;                                     // 비교완료 확인을 위한 WORD 번지를 2로 설정

for(i = 0; i < 1; ) {

   if($AI_CHECK_WRITE_STATUS == 2) i = 10;           // 2의 값 쓰기가 완료되었다.

   @TagCheckLoop();                                             // 태그 값 변경 확인 함수

}

$AO_0000.Extra2 = 3;                                                // 이전에 저장된 데이터 값 삭제

@SetTagValue("AO_0000", 0);

$AO_0000.Extra2 = 1;                                                // 데이터 값 저장으로 설정

for(i = 0; i < 50; i = i + 1) {

   @sprintf($AO_0000.Extra1, "%03d", i);                   // Extra1 에 임의의 값을 넣어서 동일한 데이터를 무시하지 않도록 설정

   @SetTagValue("AO_0000", 5000);                         // 비교할 값 저장, 여기서는 5000 으로 임의 저장

}

@sprintf($AO_0000.Extra1, "16");                               // 비교할 데이터 종류 = WORD로 설정

$AO_0000.Extra2 = 4;                                                // 자료 값 비교 지정

@SetTagValue("AO_0000", 1);                                   // 지정한 번지부터, 입력한 수 만큼의 데이터를 비교하라는 명령

for(i = 0; i < 1; ) {

   if($AI_CHECK_WRITE_STATUS == 1) i = 10;           // 비교한 결과 1 = 동일 데이터

   if($AI_CHECK_WRITE_STATUS == 0) {                  // 비교한 결과 0 = 다른 데이터 존재

      @MessageBox("비교 자료의 내용이 서로 다릅니다.", "자료비교 에러", MB_OK);

      return;

   }

   @TagCheckLoop();                                             // 태그 값 변경 확인 함수

}

@MessageBox("비교한 자료의 내용이 동일합니다.", "자료비교 완료", MB_OK);

비교를 위한 스크립트 작성 시 주의점)

1) 비교 결과는 옵션에서 설정한 WORD 메모리 번지에 1 ( 동일 데이터 ), 0 ( 서로 다른 데이터 )으로 저장.

2) 장비의 현재 값과 비교하기 전에 설정한 WORD 번지에 1, 0 이외의 값을( 예 에서는 2의 값 ) 먼저 입력하여 비교결과를 확인.

3) AO_CHECK_MEM_SET 아날로그 출력태그는 옵션에서 설정한 WORD 번지를 강제로 출력하도록 설정 ( Extra1 = #MEM# 으로 설정 )

4) AI_CHECK_WRITE_STATUS 아날로그 입력태그는 PLC_SCAN 태그로 설정한 WORD 번지에 맞춘다.

블록 쓰기

블록쓰기는 스크립트의 PlcScanWriteBlock 함수를 사용하여 다음과 같이 설정한다.

스크립트 이름과 형식 : @PlcScanWriteBlock(int port, int station, int address, string extra1, string extra2, object array_value, int array_size);

   스크립트 작성 예

             ushort   writeVal[5];

            writeVal[0] = 1;

            writeVal[1] = 2;

            writeVal[2] = 3;

            writeVal[3] = 4;

            writeVal[4] = 5;

            @PlcScanWriteBlock(0, 1, 5, “16”, “”, writeVal, 5);

Modbus 통신 드라이브의 블록 쓰기의 Extra1 인자는 다음과 같은 종류 중에서 설정한다. (16 이외의 Function 도 설정 가능, Function 이 ‘0’ 이면 기본으로 16( 10h )으로 설정함)

16 – WORD 단위의 블록 데이터 쓰기,

16D – DWORD 단위의 블록 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16d – DWORD 단위의 블록 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16lD, 16LD – 8 BYTE 단위의 블록 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16ld, 16Ld – 8 BYTE 단위의 블록 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16M – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 DWORD 블록 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16m – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 DWORD 블록 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16lM, 16LM – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 8 BYTE 단위의 블록 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16lm, 16Lm – HI WORD x 10000 + LO WORD 형식의 8 BYTE 단위의 블록 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16F – FLOAT 단위의 블록 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 ),

16F2 – FLOAT 단위의 블록 데이터 쓰기 ( LO, HI 데이터 순 2 ),

16f – FLOAT 단위의 블록 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 ),

16f2 – FLOAT 단위의 블록 데이터 쓰기 ( HI, LO 데이터 순 2 ),

16B – BYTE 단위의 블록 데이터 쓰기,

중요) 블록 쓰기는 10.1.4.3 이상의 프로그램에서만 지원한다. 한번에 최대 250개의 데이터 쓰기가 가능합니다.

[참고] MODBUS 프로토콜을 사용하는 장비

(주)중앙제어 - NV4016A