关键词：RFID   三菱PLC   MODBUS

Abstract：This article introduced the communication of Mitsubishi PLC and RFID card reader based on modbus protocol, and realized the card reading and swiping function of RFID reader after successful communication. This technology can be applied to the stereo garage system to achieve intelligent parking.

Key words：RFID   Mitsubishi PLC   MODBUS 

【中图分类号】TN91【文献标识码】B  文章编号1606-5123（2018）09-0000-00

1 引言

在立体车库系统中，为了实现智能停车一体化，PLC与RFID技术结合的应用不断增加。RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统，是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量，用以驱动电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。PLC作为一种高可靠性的控制装置，与RFID进行数据通信，可以有效实现每一辆车的智能刷卡停车、取车的功能。

2 系统结构与通信原理设计

通信结构如图1所示。

2.1 CPU控制器：三菱FX3U PLC。

CPU控制器采用三菱FX3U PLC。

2.2 RS485接口

在工业控制场合，RS485总线因其接口简单，组网方便，传输距离远等特点而得到广泛应用。RS485和RS232一样都是基于串口的通讯接口，数据收发的操作是一致的，所以使用的是同样WinCE的底层驱动程序。但是它们在实际应用中通讯模式却有着很大的区别，RS485接口为半双工数据通讯模式，而RS232接口为全双工数据通讯模式，数据的收发不能同时进行，为了保证数据收发的不冲突，硬件上是通过方向切换来实现的，相应也要求软件上必须将收发的过程严格地分开。RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制(以前有四线制接法，只能实现点对点的通信方式，现很少采用)，多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。

2.3 RFID读卡器

RFID是射频识别的英文缩写。通俗地说，RFID读卡器是一种能阅读电子标签数据的自动识别设备。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

2.4 通信方式的总体方案设计

(1)PLC与RFID的通信方式原理：将modbus协议移植到RFID读卡器卡号标签中，PLC通过modbus协议读取卡号标签的状态，并通过RS485接口与PLC进行数据传输。

(2)MODBUS总线协议：Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。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。它已经成为一种通用工业标准。在ModBus系统中有2种传输模式可选择。这2种传输模式与从机PC通信的能力是同等的。选择时应视所用ModBus主机而定，每个ModBus系统只能使用一种模式，不允许2种模式混用。一种模式是ASCII(美国信息交换码)，另一种模式是RTU(远程终端设备)。

2.5 PLC与RFID读卡器电子标签通信机制

Modbus协议采用轮询工作机制：将RFID读卡器电子标签分别设置为卡1、卡2、卡3等等。当PLC发送modbus协议信息数据到卡1时，卡1根据接收到的数据请求，提取数据之后，组成一带校验码的modbus协议信息数据返回给PLC，PLC收到信息数据后，接着发送下一modbus协议信息数据到卡2，卡2也根据接收到的数据请求，提取数据之后，组成一带校验码的modbus协议信息数据返回给PLC。PLC收到信息数据后，再同样发送modbus协议信息数据到卡3，以此类推，直到完成一次轮询。当此次轮询完成后，再开始下一次轮询，PLC经过多次轮询的结果进行数据分析，做出相应的动作控制。该轮询机制极大的改善了数据丢失的情况，使得准确度有了极大的提高。

通讯接口： RS485。

通讯格式： 1个起始位，8个数据位，无校验，1个停止位。

波特率： 9600(可软件更改)。

地址： 1(可软件更改)。

通讯方式： 监控主机与本装置采用一对一(或一对多)主从查询方式。

数据协议： MODBUS-RTU

3 软件协议

3.1 读写命令的功能实现

读命令存储在RFID的读写器中，除非一个数据载体进入到读写器区域，主要原因是RFID的确认信息能够立刻或者在一定的时间内到达PLC控制器中，延时时间可以独立设定或者被禁止。

写命令存储在RFID读写器中，除非一个数据载体进入到读写区域，主要原因是用户数据的写命令能够立刻或者在一定时间内到达数据载体中，延时时间可以独立设定或者被禁止。

3.2 MODBUS协议命令、详细解释、示例

(1)未特别说明情况下，以下所有命令中的数据为16进制，从机地址为默认的01。寄存器地址表如附表所示。

(2)默认状态下密码为0，所有扇区未加密，如需加密保护卡内数据，请先将修改密码控制寄存器置1,修改30H中的密码数据，以后每次修改扇区数据需要在31H中输入设置密码后才能修改扇区，否则无法修改扇区数据。

3.3 读取数据代码

读取卡号：发送：    01 03 00 14 00 04 04 0D 

返回：    01 03 08 00 00 00 00 00 00 00 00 95 D7

读取卡内扇区数据1 ：

发送：    01 03 00 00 00 01 84 0A 

返回：    01 03 02 00 00 B8 44

写入数据：(注意此功能需要短接A1 A2，然后将数据写入寄存器，数据将写入卡中)

发送：  01 03 00 1E 00 FF 65 8C  (向扇区1写入 00 FF)

返回：  01 03 02 00 FF F8 04  返回数据

3.4 设置站号(功能码：16H)

例如初始站号为01，将站号设置为02

主机发送：01 16 00 00 00 02 C9 C8 (00 02表示设置的站号)

从机返回：02 16 00 00 00 FF 08 7A (表示设置完成，站号立即生效)

例如初始站号为01，将站号设置为03

主机发送：01 16 00 00 00 03 08 08(00 03表示设置的站号)

从机返回：03 16 00 00 00 FF 09 AB (表示设置完成，站号立即生效)

例如初始站号为03，将站号设置为04

主机发送：03 16 00 00 00 04 48 28(00 04表示设置的站号)

从机返回：04 16 00 00 00 FF 08 1C(表示设置完成，站号立即生效)

4 三菱MODBUS通信读卡号

4.1 RFID读取流程

PLC与RFID读卡器的每一次通信，都是由PLC发出一段遵从modbus通信协议的串行指令，RFID接收指令，校验无误后执行指令并发回响应通信数据，PLC接收后再次校验无误，则一次通信完成。RFID读取数据的流程如图2所示。

4.2 PLC编程

    PLC通讯编程梯形图如图3所示。

从图3的通信程序的过程可以看到，通信发出的一段串行指令。H0,H1,H3,H4,H14,H0D它们的基本格式为16#01：站址；16#03：读命令；16#00、16#14：读寄存器地址；16#00、16#04：读寄存器数量；16#04、16#0D：CRC校验字。PLC发出数据全部为16进制。

5 结束语

本文介绍了PLC与RFID通过RS485串口通信的方法，着重介绍了RFID的读写设置功能，这种通信方式编程灵活，通信可靠性高，是一种比较理想的低成本通信方式。

参考文献

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[2]沈铁军,施佳佳,黄锓雷,等.基于PLC的RFID通信程序设计[J].设备管理与维修, 2017(4):37-38.

[3]严政新,王英健. YANZheng-xin,等.基于MODBUS协议的PLC与RFID电子标签通信方式的研究[J].计算技术与自动化, 2013, 32(2):72-75.

作者简介

陈伟涛（1995-） 男 工学学士在读 工业自动化专业