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本文承接上篇，讲解多设备总线管理、Modbus TCP以太网通讯、故障冗余方案，以及实际项目中常见踩坑点。适合想系统掌握三菱PLC Modbus通讯的开发者。

一、温故知新：上篇核心要点

上篇讲解了Modbus RTU基础和单设备通讯，以下内容需要读者已经掌握：

• RS485硬件接线（A+/B-极性）
• GX Works3串口Modbus RTU模式配置
• ADPRW指令读写寄存器
• 通讯错误代码含义

本篇在上篇基础上，攻克两个更高阶的课题：

1. 一台PLC同时管理多台Modbus从站设备
2. 从RS485升级到Modbus TCP以太网通讯

二、多从站管理：RS485总线实战

2.1 为什么需要多从站

工厂里往往有多台变频器同时运行：

• 一条传送带有3段独立调速 → 3台变频器
• 中央空调系统有冷却泵、冷却塔风机、冷冻泵 → 至少3台
• 污水处理需要多台搅拌器、曝气设备

用一台PLC的RS485总线，可以最多挂247个从站。

2.2 总线拓扑与接线规范

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┌─────────┐ ┌─────────────│ FX5U │─────────────┐ │ │ RS485 │ │ │ └─────────┘ │ │ │ ───┼─── A+ ──── A+ ──── A+ ──── A+ ──┼─── │ │ ───┼─── B- ──── B- ──── B- ──── B- ──┼─── │ │ │ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ │ └────│VFD│───│VFD│───│VFD│───│VFD│───┘ │ #1│ │ #2│ │ #3│ │ #4│ └───┘ └───┘ └───┘ └───┘

关键接线规范：

2.3 多从站地址分配

每台变频器必须设置唯一的通讯地址：

2.4 多从站轮询程序

PLC按顺序逐个与各从站通讯，这就是轮询（Polling）机制：

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// ============== 多从站轮询程序（结构化文本 ST）============== PROGRAM Modbus_Polling VAR iStep : INT := 0; // 当前轮询步骤 tScan : TON; // 扫描定时器 rFreq1 : INT; // 变频器1频率 rFreq2 : INT; // 变频器2频率 rFreq3 : INT; // 变频器3频率 rTemp1 : INT; // 温控仪1温度 bSendOk : BOOL; // 发送完成标志 END_VAR // 轮询步骤分配（每500ms切换一个从站） tScan(IN:=TRUE, PT:=T#500MS); IF tScan.Q THEN tScan(IN:=FALSE); iStep := (iStep + 1) MOD 5; // 5个设备循环 CASE iStep OF 0: // ========== 读取变频器#1频率 ========== ADPRW(K1, 1, H0003, H2100, 1, D100, M100); 1: // ========== 读取变频器#2频率 ========== ADPRW(K1, 2, H0003, H2100, 1, D110, M110); 2: // ========== 读取变频器#3频率 ========== ADPRW(K1, 3, H0003, H2100, 1, D120, M120); 3: // ========== 读取温控仪#1温度 ========== ADPRW(K1, 10, H0003, H1000, 1, D200, M130); 4: // ========== 写入变频器#1频率设定 ========== ADPRW(K1, 1, H0006, H1001, 1, D10, M140); END_CASE; END_IF; // 处理返回值（按步骤对应存储） IF M100 THEN rFreq1 := D100; END_IF; // 变频器1完成 IF M110 THEN rFreq2 := D110; END_IF; // 变频器2完成 IF M130 THEN rTemp1 := D200; END_IF; // 温控仪1完成

2.5 轮询时序图

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时间轴 ─────────────────────────────────────────────────────► [ 0ms ] ── 发送 ──► [从站1响应] ── 500ms ──► [从站2响应] [500ms] ── 发送 ──► [从站2响应] ── 500ms ──► [从站3响应] [1000ms] ── 发送 ──► [从站3响应] ── 500ms ──► [从站4响应] [1500ms] ── 发送 ──► [温控仪1] ── 500ms ──► [返回步骤0] 扫描周期 = 设备数量 × 单次通讯时间 ≈ 5 × 500ms = 2.5s

三、Modbus TCP：以太网通讯配置

3.1 为什么升级到Modbus TCP

当设备分散在不同位置，或者数据量较大时，RS485的局限性显现：

适合升级Modbus TCP的场景：

• 设备分散在不同车间
• 需要与SCADA系统对接
• 数据量大（多寄存器批量读取）
• 需要远程监控和调试

3.2 FX5U以太网配置

GX Works3 → 参数 → FX5UCPU → 模块参数 → 以太网端口

设置IP地址：

启用Modbus TCP服务器：

3.3 Modbus TCP通讯帧结构

Modbus TCP在以太网TCP/IP协议栈上运行，帧结构如下：

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TCP头部(6B) + Modbus应用数据单元(MBAP) ┌──────────┬──────────────┬────────────┬──────────────┐ │ 事务ID │ 协议ID=0 │ 长度(2B) │ 单元ID(从站) │ │ (2B) │ (2B) │ │ (1B) │ └──────────┴──────────────┴────────────┴──────────────┘

读取1号变频器H2100的频率值（以太网）：

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发送帧： 00 01 00 00 00 06 01 03 21 00 00 01 └──TCP头──┘ 单元 功能码 地址 数量 接收帧： 00 01 00 00 00 05 01 03 02 12 34 └──TCP头──┘ 单元 功能码 数据

3.4 GX Works3 Modbus TCP指令

三菱FX5U使用SP.SOCOPEN / SP.SOCRECV / SP.SOCSEND进行TCP通讯：

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// ============== Modbus TCP通讯程序 ============== PROGRAM ModbusTCP_Client VAR socket : INT := -1; // Socket编号 txBuf : ARRAY[0..15] OF BYTE; // 发送缓冲区 rxBuf : ARRAY[0..15] OF BYTE; // 接收缓冲区 iLen : INT; bConn : BOOL := FALSE; END_VAR // Step 1: 建立TCP连接（目标：192.168.1.10，端口502） IF NOT bConn THEN socket := SP.SOCOPEN(1, "192.168.1.10", 502); IF socket >= 0 THEN bConn := TRUE; END_IF; END_IF; // Step 2: 构建Modbus TCP读取请求（读取H2100，1字） IF bConn THEN txBuf[0] := 16#00; txBuf[1] := 16#01; // 事务ID txBuf[2] := 16#00; txBuf[3] := 16#00; // 协议ID txBuf[4] := 16#00; txBuf[5] := 16#06; // 长度=6 txBuf[6] := 16#01; // 从站地址=1 txBuf[7] := 16#03; // 功能码=读 txBuf[8] := 16#21; txBuf[9] := 16#00; // H2100 txBuf[10]:= 16#00; txBuf[11]:= 16#01; // 数量=1 iLen := 12; // 发送请求 SP.SOCSEND(socket, txBuf, iLen); // 接收响应 SP.SOCRECV(socket, rxBuf, iLen); // 解析数据（rxBuf[9]*256 + rxBuf[10] = 频率值） D100 := TO_INT(rxBuf[9]) * 256 + TO_INT(rxBuf[10]); END_IF;

四、实战案例：PLC + 多变频器 + HMI监控系统

4.1 系统架构

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┌─────────────┐ Ethernet ┌─────────────┐ │ GX Works3 │───────────────────│ FX5U CPU │ │ (编程) │ Modbus TCP │ │ └─────────────┘ └──────┬──────┘ │ RS485 总线 │ ┌──────────────────────────────┼────────────────┐ │ │ │ ┌────▼────┐ ┌────▼────┐ ┌────▼────┐ │变频器#1 │ │变频器#2 │ │变频器#3 │ │ 地址=1 │ │ 地址=2 │ │ 地址=3 │ │ 7.5kW │ │ 5.5kW │ │ 3.7kW │ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘

4.2 HMI触摸屏配置（以威纶通MT8103iE为例）

HMI作为Modbus TCP客户端，连接PLC：

读取PLC数据地址映射：

4.3 完整程序：多变频器协同控制

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// ============== 多变频器协同控制程序（ST）============== PROGRAM MultiVFD_Control VAR // 频率设定值（由HMI写入） wFreqSet1 : INT := 3000; // 变频器1：30.00Hz wFreqSet2 : INT := 2500; // 变频器2：25.00Hz wFreqSet3 : INT := 2000; // 变频器3：20.00Hz // 实际反馈值 wFreqAct1 : INT; wFreqAct2 : INT; wFreqAct3 : INT; // 运行状态 atRun1, atRun2, atRun3 : BOOL; // 轮询步骤 iStep : INT := 0; tPoll : TON; END_VAR // ========== 轮询调度（每300ms处理一个从站）========== tPoll(IN:=TRUE, PT:=T#300MS); IF tPoll.Q THEN tPoll(IN:=FALSE); iStep := (iStep + 1) MOD 8; // 8个操作循环 CASE iStep OF 0: ADPRW(K1, 1, H0006, H1001, 1, wFreqSet1, M1); // 写变频器1频率 1: ADPRW(K1, 2, H0006, H1001, 1, wFreqSet2, M2); // 写变频器2频率 2: ADPRW(K1, 3, H0006, H1001, 1, wFreqSet3, M3); // 写变频器3频率 3: ADPRW(K1, 1, H0003, H2100, 1, wFreqAct1, M4); // 读变频器1频率 4: ADPRW(K1, 2, H0003, H2100, 1, wFreqAct2, M5); // 读变频器2频率 5: ADPRW(K1, 3, H0003, H2100, 1, wFreqAct3, M6); // 读变频器3频率 6: ADPRW(K1, 1, H0003, H2102, 1, D10, M7); // 读变频器1电流 7: ADPRW(K1, 2, H0003, H2102, 1, D11, M8); // 读变频器2电流 END_CASE; END_IF; // ========== 频率自动同步（补偿机械惯性）========== // 当设定值与实际值偏差>5Hz时，分步调整防止冲击 IF ABS(wFreqSet1 - wFreqAct1) > 500 THEN wFreqAct1 := wFreqAct1 + SIGN(wFreqSet1 - wFreqAct1) * 100; ADPRW(K1, 1, H0006, H1001, 1, wFreqAct1, M1); END_IF;

五、常见踩坑与解决方案

坑1：波特率不一致，通讯全挂

症状：PLC能发，变频器不回，所有设备都无响应。

排查：

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# 用串口调试助手直连变频器测试 # 如果PC直连变频器能通讯，说明是PLC侧问题 # 检查项： # 1. PLC侧波特率是否一致（变频器常见9600/19200，PLC默认可能不同） # 2. 变频器P14.01参数是否匹配 # 3. 数据位/校验/停止位是否完全一致

坑2：RS485总线终端电阻没加

症状：距离超过50米后，数据开始随机丢包。

解决：在总线两端（PLC端和最后一台设备端）各加一个120Ω终端电阻。

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PLC端 ────[120Ω]─── 总线主线 ────[120Ω]─── 最后一台设备

坑3：从站地址重复

症状：读取地址2的设备，返回的却是地址1的数据。

解决：逐台检查变频器P14.00（或对应通讯地址参数），确保不重复。

坑4：Modbus TCP端口被防火墙拦截

症状：本地测试正常，远程连不上。

解决：

1. 防火墙开放502端口（Modbus TCP标准端口）
2. 确认PLC以太网模块固件版本支持Modbus TCP
3. 检查路由器/交换机的VLAN设置

坑5：寄存器地址写错

症状：PLC写入后，变频器没反应，或者行为异常。

注意：不同品牌的Modbus寄存器地址映射不同：

• 汇川MD580：频率设定=H1001，运行频率=H2100
• 三菱E800：频率设定=H0001，运行频率=H0002
• 台达VFD-B：频率设定=H2001，运行频率=H2101

一定要查对应设备的Modbus寄存器映射表！

六、总结与进阶方向

本系列核心收获

进阶学习方向

• SCADA系统对接：用Modbus TCP接入组态王/WinCC
• 数据采集与边缘计算：PLC + Python/MQTT + 云端
• 工业机器人通讯：Modbus TCP控制ABB/安川机器人
• EtherCAT/PROFINET：高速运动控制总线

感谢阅读。

上篇：《三菱PLC与Modbus通讯实战（上）：环境配置与基础通讯》

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