PLC在變頻器網(wǎng)絡(luò)控制中的通信程序設(shè)計
隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越顯示其強(qiáng)大的核心控制功能,PLC和其他設(shè)備之間的連接已經(jīng)從比較煩瑣的傳統(tǒng)I/O方式向越來越受歡迎的簡潔先進(jìn)的通信方式過渡,不僅為設(shè)計者節(jié)省了大量的硬件成本,更能為遠(yuǎn)程控制,組網(wǎng)提供了可能,使控制系統(tǒng)更加無縫地融為一體。
本文主要通過艾默生PLC和多臺變頻器組網(wǎng)通信(以MODBUS協(xié)議方式)為例,說明PLC和多臺變頻器網(wǎng)絡(luò)控制的通信程序的設(shè)計方法。
一、 MODBUS協(xié)議簡要介紹
Modbus協(xié)議由美國著名的MODICON公司提出,通過此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通信,不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行集中監(jiān)控,它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)??刂破魍ㄐ攀褂弥?mdash;從技術(shù),即僅一設(shè)備(主設(shè)備)能初始化傳輸(查詢)。其它設(shè)備(從設(shè)備)根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備:IPC,HMI,PLC等;典型的從設(shè)備:各種儀表,PLC,變頻器等。主設(shè)備可單獨和從設(shè)備通信,也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨通信,從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng),如果是以廣播方式查詢的,則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢和從設(shè)備回應(yīng)的格式:設(shè)備(或廣播)地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯誤檢測域。Modbus協(xié)議同時支持RTU模式和ASCII模式,RTU模式對應(yīng)的幀格式如下:(ASCII模式介紹省略)
更詳細(xì)的說明請查閱MODBUS協(xié)議的有關(guān)資料(或登陸網(wǎng)站www.modbus.org)。
二、 艾默生PLC集成的MODBUS協(xié)議功能
艾默生EC20系列PLC的通信口COM 1集成了MODBUS主站協(xié)議, 在編程時先在編程軟件的系統(tǒng)塊里進(jìn)行設(shè)置具體如下:系統(tǒng)塊—》“通信口”菜單—》“通信口1參數(shù)設(shè)置”菜單—》 選“MODBUS協(xié)議”—》 進(jìn)行“MODBUS設(shè)置”—》 進(jìn)行通信參數(shù)和(主模式)站號等設(shè)置即可。
然后利用MODBUS指令進(jìn)行編程-----------MODBUS (S1) (S2)(S3)各參數(shù)含義如下:
S1 指定的通訊通道;
S2 發(fā)送數(shù)據(jù)起始地址;
S3 接收數(shù)據(jù)起始地址;
MODBUS指令發(fā)送過程中,自動加上所需的起始字符,結(jié)束字符和校驗和;發(fā)送的數(shù)據(jù),不需設(shè)定發(fā)送的數(shù)據(jù)長度,系統(tǒng)會根據(jù)功能碼自動按系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定長度進(jìn)行發(fā)送。
2個重要的通信標(biāo)志:SM135-- MODBUS的通訊成功標(biāo)志位,通訊成功時置位,不會自動復(fù)位,所以在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候要進(jìn)行一次復(fù)位;SM136—MODBUS的通信錯誤標(biāo)志位,通信錯誤(包括從設(shè)備沒有回應(yīng))時置位,不會自動復(fù)位,所以在接收數(shù)據(jù)的時候要進(jìn)行一次復(fù)位;
三、 艾默生變頻器通信協(xié)議
艾默生公司生產(chǎn)的EV系列變頻器都集成MODBUS協(xié)議,且提供RS232C和RS485通信口供用戶選擇,所以通過PLC和變頻器通信的方式完成控制比較簡單經(jīng)濟(jì),而且顯得系統(tǒng)比較高檔,下面簡單介紹其協(xié)議:
1. 支持MODBUS RTU和ASCII格式;
2. 參數(shù)的MODBUS協(xié)議地址影射規(guī)則:變頻器的功能碼參數(shù)、控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)都映射為Modbus的讀寫寄存器。變頻器功能碼的組號映射為寄存器地址的高字節(jié),組內(nèi)索引映射為寄存器地址的低字節(jié)。變頻器的控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)均虛擬為變頻器功能碼組。功能碼組號與其映射的寄存器地址高字節(jié)的對應(yīng)關(guān)系如下:F0組:0x00;F1組:0x01;F2組:0x02;F3組:0x03;F4組:0x04;F5組:0x05;F6組:0x06;F7組:0x07;F8組:0x08;F9組:0x09;FA組:0x0A;Fb組:0x0B;FC組:0x0C;Fd組:0x0D;FE組:0x0E;FF組:0x0F;FH組:0x10;FL組:0x11;Fn組:0x12;FP組:0x13;FU組:0x14;變頻器控制參數(shù)組:0x32;變頻器狀態(tài)參數(shù)組:0x33。例如變頻器功能碼參數(shù)F3.02的寄存器地址為0x302,變頻器功能碼參數(shù)FF.01的寄存器地址為0xF01。
3. 支持的功能碼如下:
4. 具體的協(xié)議介紹請參考艾默生變頻器用戶手冊;
四、 程序流程圖
主設(shè)備對從設(shè)備的消息查詢命令主要分為2大類,連續(xù)命令序列和隨機(jī)命令序列。
連續(xù)命令序列: 主設(shè)備需要定時或連續(xù)向從設(shè)備發(fā)送的命令序列。特點是周期性,連續(xù)性。如PLC對變頻器讀取運行頻率命令,運行狀態(tài)命令等。
隨機(jī)命令序列: 主設(shè)備不定時或隨機(jī)向從設(shè)備發(fā)送的命令序列。特點是不定時性,隨機(jī)性。如PLC對變頻器的啟停控制,改寫頻率或其他參數(shù)等。
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