變頻器與上位機RS485通訊協(xié)議介紹.doc

變頻器與上位機的通訊（一）：淺述RS485通訊協(xié)議引言:當上位機與變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)時，上位機和變頻器可以通過特定的通訊協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，這樣上位機就可以隨時控制每一臺變頻器的工作狀況，并及時做出響應。本文介紹一下一種常用的上位機和變頻器通訊協(xié)議 RS485通訊協(xié)議.以供同仁研討，不當之處，請指正。1、 概述本文專門介紹一種變頻器的RS485通訊接口，用戶可通過PC/PLC實現(xiàn)集中監(jiān)控（設定變頻器參數(shù)和讀取、控制變頻器的工作狀態(tài)），以適應特定的使用要求。1.1協(xié)議內(nèi)容 該串行通訊協(xié)議定義了串行通訊中傳輸?shù)男畔?nèi)容及使用格式。其中包括：主機輪詢（或廣播）格式：主機的編碼方法，內(nèi)容包括：要求動作的功能代碼，傳輸數(shù)據(jù)和錯誤校驗等。從機的響應也是采用相同的結(jié)構(gòu)，內(nèi)容包括：動作確認，返回數(shù)據(jù)和錯誤校驗等。如果從機在接收信息時發(fā)生錯誤，或不能完成主機要求的動作，它將組織一個故障信息作為響應反饋給主機。1.2應用方式： （1）變頻器接入具備RS485總線的“單主多從”PC/PLC控制網(wǎng)。 （2）變頻器接入具備RS485/RS232（轉(zhuǎn)換接口）的“點對點”方式的PC/PLC監(jiān)控后臺。2、 總線結(jié)構(gòu)及協(xié)議說明2.1總線結(jié)構(gòu) （1）接口方式 RS485（RS232可選，但需自備電平轉(zhuǎn)換附件） (2) 傳輸方式 異步串行、半雙工傳輸方式。在同一時刻主機和從機只能有一個發(fā)送數(shù)據(jù)，而另 一個只能接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在串行異步通訊過程中，是以報文的形式，一幀一幀發(fā)送。 （3）拓撲方式 單主站系統(tǒng)，最多32個站，其中一個站為主機、31個站為從機。從機地址設定 范圍為030,31（1FH)為廣播通訊地址。網(wǎng)絡中的從機地址必須是唯一的。點對點方 式實際是作為單主多從拓撲方式的一個應用特例，即只有一個從機的情況。2.2協(xié)議說明此種變頻器的通訊協(xié)議是一種串行的主從通訊協(xié)議，網(wǎng)絡中只有一臺設備（主機）能夠建立協(xié)議（稱為“查詢/命令”)。其它設備（從機）只能通過提供數(shù)據(jù)響應主機的查詢/命令，或根據(jù)主機的命令/查詢做出響應的動作。主機在此處指個人計算機（PC）、工控機和可編程控制器（PLC）等，從機指的是變頻器。主機既能對某個從機單獨訪問，又能對所有的從機發(fā)布廣播消息。對于單獨訪問的主機查詢/命令，從機都要返回一個信息（響應）；對于單獨訪問的主機查詢/命令，從機都要返回一個信息（稱為響應）；對于主機發(fā)出的廣播信息，從機無需反饋響應給主機。注意：和RS485通訊有關(guān)的參數(shù)的設定。2.2.1數(shù)據(jù)格式主機有3種數(shù)據(jù)傳輸格式可選： （1）1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗。 （2）1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、奇校驗。 （3）1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、偶校驗。從機默認：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗。2.2.2波特率 主機有6種波特率可選:1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps 從機默認：9600bps2.2.3通訊方式（1）采用主機“輪詢”，從機“應答”點對點通訊。（2）利用變頻器鍵盤設置變頻器串行接口通訊參數(shù)，包括本機地址、波特率、數(shù)據(jù)格式。 注：主機必須設置與變頻器相同的波特率及數(shù)據(jù)格式。2.2.4通訊規(guī)則（1）主機設計為三次握手呼叫過程，通訊失敗或通訊故障后，主機最多可以對當前的報文重發(fā)三次。（2）數(shù)據(jù)幀之間要保證有4個字節(jié)以上的啟動間隔時間，只有具備規(guī)定的啟動間隔時間的報文被識別時才有效。從機一幀內(nèi)各字節(jié)連續(xù)發(fā)送，無間隔時間。發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需時間依波特率而定。 5AH 從機地址 編碼操作 校驗數(shù)據(jù) 5AH 11字節(jié)的傳送數(shù)據(jù) 啟動間隔時間 （3）主機的握手時間等待時間和變頻器最長響應時間為8字節(jié)傳輸時間，超時則判定通訊失敗。（4）主機對從機（變頻器）的輪詢可以建立在一個用戶定義的輪詢表上，其輪詢次序用戶可根據(jù)實際需要自行定義。如果需要某些從機比其它從機的輪詢頻率高，可使其地址在輪詢表多次出現(xiàn)。若輪詢表只有一臺從機，則即實現(xiàn)的是點對點連接。例: 0 8 2 0 3 1 5 28（5） 在輪訓表內(nèi)的每一個從站，主站必須定期輪詢，輪訓周期小于1000ms，包括無應答時，應呼叫三次，既能保證及時發(fā)現(xiàn)從站的通訊故障，又能實現(xiàn)“即插即用”的功能。（6） 變頻器在一定時間的間隔后（1000ms）若未收到任何報文，則認為發(fā)生斷線故障，隨后自行進入安全運行模式。（安全運行模式須預先進行相應的參數(shù)設定）。2.3報文結(jié)構(gòu) 每個報文共11個字節(jié)，包括三部分：幀頭、用戶數(shù)據(jù)、幀尾。數(shù)據(jù)幀格式示意表：啟始字節(jié)從機地址編碼操作編碼地址參數(shù)值操作字設定字校驗數(shù)據(jù)單字節(jié)單字節(jié)單字節(jié)單字節(jié)雙字節(jié)雙字節(jié)雙字節(jié)單字節(jié) 幀頭參數(shù)數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù) 幀尾 用戶數(shù)據(jù)發(fā)送順序發(fā)送字節(jié)數(shù)定 義 說明：（1）幀頭：包括起始字節(jié)、從機地址 （2）幀尾：包括校驗數(shù)據(jù)（即校驗和） （3）用戶數(shù)據(jù)：包括參數(shù)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)。其中參數(shù)數(shù)據(jù)又包括：編碼操作命令/響應、編碼地址、編碼設定/實際值。過程數(shù)據(jù)又包括：主機控制命令/從機響應、主機運行設定頻率值。2.3.1主機命令幀 主機發(fā)送的數(shù)據(jù)報文叫主機命令幀，其格式示意如下表：啟始字節(jié)從機地址主機命令編碼地址參數(shù)值操作字設定值校驗數(shù)據(jù)5AH03011112221 幀頭參數(shù)數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù) 幀尾 用戶數(shù)據(jù)發(fā)送順序數(shù) 據(jù)發(fā)送字節(jié)數(shù)定 義 2.3.2從機響應幀 從機（變頻器）發(fā)送的數(shù)據(jù)報文叫從機響應幀，其格式示意如下表：啟始字節(jié)從機地址主機命令編碼地址參數(shù)值操作字設定值校驗數(shù)據(jù)5AH03011112221 幀頭參數(shù)數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù) 幀尾 用戶數(shù)據(jù)發(fā)送順序 數(shù) 據(jù)發(fā)送字節(jié)數(shù)定 義2.4報文數(shù)據(jù)編碼2.4.1幀頭（1） 啟始字節(jié) 本通訊協(xié)議規(guī)定：每個報文的啟始字節(jié)均為5AH。但是啟始字節(jié)本身對于識別報文的啟動是不充分的，因為5AH本身可能是報文中除啟始字節(jié)外的其它數(shù)據(jù)。因此需要在啟始字節(jié)前定義一個至少4個字節(jié)傳輸時間的啟動間隔，啟動間隔時間為工作報文的一部分。不同波特率的報文啟動時間間隔時間表：波特率（bps)啟動時間間隔(ms）波特率（bps)啟動時間間隔(ms）1200 36.8240018.448009.296004.6192002.3384001.15（2） 從機地址 變頻器的本機地址，16進制數(shù)，占一個字節(jié)，設置范圍：030。2.4.2用戶數(shù)據(jù)（1） 參數(shù)數(shù)據(jù) 主機命令幀：主機命令碼 從機響應幀：從機響應碼 主機發(fā)送的命令碼或從機對命令的響應碼，其數(shù)據(jù)類型為：16進制，單字節(jié)。參數(shù)數(shù)據(jù)碼值描述 主 機 命 令 碼0無任務，不做讀取或更改參數(shù)數(shù)據(jù)的動作1讀取參數(shù)數(shù)據(jù)：即讀取從機編碼地址指定的參數(shù)數(shù)據(jù)。2更改參數(shù)數(shù)據(jù)：更改從機編碼地址指定的參數(shù)數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)在從機掉電后不保存。3更改參數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)并存儲至EEPROM中：更改從機編碼地址指定的參數(shù)數(shù)據(jù)，并存儲EEPROM中。 從 機 響 應 碼0無任務響應：從機響應主機無任務命令信息。1任務完成：從機完成主機命令碼規(guī)定的任務。2任務未能完成，參數(shù)值返回錯誤碼：從機未能完成主機命令碼規(guī)定的任務，未完成的原因以錯誤代碼形式回傳。1F通訊發(fā)生錯誤：校驗和錯誤，或從機為接收到規(guī)定的字節(jié)數(shù)。 編碼地址 數(shù)據(jù)含義：從機參數(shù)項所對應的地址值。 數(shù)據(jù)類型：16進制，單字節(jié)。 從機參數(shù)的編碼地址此處不詳述。 主機命令幀：參數(shù)值 從機響應幀：參數(shù)值或錯誤碼 數(shù)據(jù)類型：16進制，雙字節(jié)。高位字節(jié)在后。 對于主機，參數(shù)值是指根據(jù)主機命令碼，對指定編碼地址所提供的數(shù)據(jù)。當命令 碼為0或1時（即無任務或讀參數(shù)數(shù)據(jù)時），該值可以是任意參數(shù)值值域內(nèi)任意值。 對于從機，參數(shù)值是指命令執(zhí)行成功時配合具體的主機命令碼所返回的參數(shù)數(shù)據(jù)。 當 執(zhí)行失敗時，所返回的為錯誤碼。詳細錯誤碼及含義如下： 0：參數(shù)修改被鎖定（寫不允許） 變頻器通過中級參數(shù)的設定可以允許或禁止修改參數(shù)。此時，試圖修改被 禁止改寫的參數(shù)，將返回本錯誤提示。 1：運行中參數(shù)不能修改(寫不允許） 某些參數(shù)在變頻器運行過程中不能被修改，試圖修改這些參數(shù)將返回本錯誤提示。 2：參數(shù)被隱含（讀、寫不允許） 變頻器中級、高級參數(shù)及內(nèi)部參數(shù)可以被隱含，只有打開這些參數(shù)后，才能對其 進行讀寫操作。否則將返回本錯誤提示。 3：保留參數(shù)(讀、寫不允許） 變頻器參數(shù)中有些還未定義的保留參數(shù)，試圖修改這些參數(shù)時將返回本錯誤提示。 4：參數(shù)數(shù)值超限，寫入失敗 試圖修改的參數(shù)值超過變頻器參數(shù)所設定的值域，此時將返回本錯誤提示。 5：試圖寫入過程參數(shù)（狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)) 變頻器的狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)是不能被外部改寫的，試圖修改這些參數(shù)將返回本錯誤提 示。 6：非功能代碼 報文中指定的編碼地址是無效(即不是狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)表和功能參數(shù)表中的指定的 編碼地址）時，將返回本錯誤提示。 注：參數(shù)值=設定參數(shù)值/最小單位。如果設定停電在啟動等待時間為7.8秒，此參數(shù)最小單位為0.1，則參數(shù)值=7.8/0.1=78即16進制數(shù)4EH。各參數(shù)的最小單位見變頻器的功能參數(shù)一覽表。（2）過程數(shù)據(jù) 主機命令幀：操作字 從機響應幀：狀態(tài)字 數(shù)據(jù)含義：操作字為主機控制從機的運行數(shù)據(jù)。狀態(tài)字為從機返回當前運行的數(shù)據(jù)。其具體含義如下表：（數(shù)據(jù)類型：16進制，雙字節(jié)。高位字節(jié)在后。）操作字含義表：（上位機 變頻器）位含義功能描述0保留1正傳運行1：向從機（變頻器）下達正轉(zhuǎn)命令0：無效2反轉(zhuǎn)運行1：向從機（變頻器）下達反轉(zhuǎn)命令0：無效3故障復位1：進行故障復位0：無效4主站控制有效1：當前數(shù)據(jù)幀中的控制字與設定值更新舊數(shù)據(jù)，若要完成本次控制任務必須置此位。0：當前數(shù)據(jù)幀中的控制字與設定值無效，變頻器保持前一次的控制字和設定值。5保留6保留7保留8自由停機1：向從機（變頻器）下達自由停機命令0：無效9保留10保留11保留12保留13保留14正轉(zhuǎn)點動15反轉(zhuǎn)點動 控制優(yōu)先權(quán)順序為：正轉(zhuǎn)點動，反轉(zhuǎn)點動，正轉(zhuǎn)運行，反轉(zhuǎn)運行，自由停機。狀態(tài)字:(變頻器 上位機）位含義功能描述0直流電壓狀態(tài)1：直流電壓正常0：直流電壓異常1電機轉(zhuǎn)向1：電壓反轉(zhuǎn)0：電機正轉(zhuǎn)2輸出相序1：反相序0：正相序3系統(tǒng)故障1：變頻器故障0：變頻器正常4工作狀態(tài)1：變頻器運行過程中0：變頻器停機5故障試恢復等待1：變頻器正在故障試恢復等待中0：變頻器不在故障試恢復等待中:6保留7直流制動1：變頻器正在進行直流制動0: 變頻器不在直流制動狀態(tài)8自由停機1：變頻器在自由停機狀態(tài)0：變頻器不在自由停機狀態(tài)9檢速在啟動1：變頻器正在進行檢速再啟動0：變頻器不在進行檢速再啟動10加速過程中1：變頻器正在加速過程中0：變頻器不在加速過程中:11減速過程中1：變頻器正在加速過程中0：變頻器不在加速過程中:12電流限制動作1：變頻器限制電流功能動作0：變頻器限制電流功能動作13電壓限制動作1：變頻器限制電壓功能動作0：變頻器限制電壓功能動作14點動運行1：變頻器在點動狀態(tài)0：變頻器不在點動狀態(tài)15瞬時停機再啟動等待1：變頻器在瞬時停機再啟動等待狀態(tài)0：變頻器不在瞬時停機再啟動等待狀態(tài) 主機命令幀：設定頻率值從機命令幀：實際頻率幀數(shù)據(jù)含義：設定頻率值:根據(jù)主機命令碼，設定變頻器運行頻率。實際頻率值：根據(jù)主機命令碼，返回變頻器實際運行頻率。如果變頻器發(fā)生故障，實際 值將返回相應故障代碼。數(shù)據(jù)類型：16進制，雙字節(jié)。高位字節(jié)在后。故障代碼如下表：故障代碼描述故障代碼描述0無故障1加速中過流2減速中過流3穩(wěn)態(tài)運行中過流4加速中過壓5減速中過壓6穩(wěn)態(tài)運行中過壓7停機狀態(tài)中過壓8變頻器運行中過壓9變頻器過熱10適配電機過載11變頻器過熱12接地故障13干擾故障14缺相故障15IPM故障16外部設備故障17電流檢測回路故障18通訊故障2.4.3幀尾（校驗和）數(shù)據(jù)含義：數(shù)據(jù)幀校驗和計算結(jié)果數(shù)據(jù)類型：16進制，單字節(jié)。計算方法：把從“啟始字節(jié)”到“用戶數(shù)據(jù)”全部字節(jié)連續(xù)累加。校驗和為取累加和除以256（100H）的余數(shù)。校驗和錯誤將導致通訊發(fā)生錯誤。3. 使用范例范例1:將6號變頻器的數(shù)字頻率（參數(shù)b-2)設定為27.00Hz.27/0.01=2700 2700（10進制）=A8C（16進制）主機發(fā)送幀：啟始 從機 主機 編碼 參數(shù)值 操作字 設定頻率值 校驗和 字節(jié) 地址 命令 地址 5A 06 03 02 8C 0A 00 00 00 00 FB從機響應幀：啟始 從機 從機 編碼 參數(shù)值 狀態(tài)字 設定頻率值 校驗和 字節(jié) 地址 響應 地址 5A 06 01 02 8C 0A 00 00 00 00 FA 說明：從機任務正確實現(xiàn)范例2：將0號變頻器的負載電機額定頻率（參數(shù)b-6)設定為60.00Hz.60/0.01=6000 6000（10進制）=1770（16進制）主機發(fā)送幀：啟始 從機 主機 編碼 參數(shù)值 操作字 設定頻率值 校驗和 字節(jié) 地址 命令 地址 5A 00 03 06 70 17 12 00 00 00 FC從機響應幀：啟始 從機 從機 編碼 參數(shù)值 狀態(tài)字 設定頻率值 校驗和 字節(jié) 地址 響應 地址 5A 06 01 06 70 17 01 00 01 00 E9 說明：從機任務正確實現(xiàn) 5A 00 02 06 01 00 11 00 00 00 74 說明：從機加速運行中，該參數(shù)不能修改范例3：將1號變頻器按10.30Hz的頻率正轉(zhuǎn)10.30/0.01=1030 1030（10進制）=406（16進制）主機發(fā)送幀：啟始 從機 主機 編碼 參數(shù)值 操作字 設定頻率值 校驗和 字節(jié) 地址 命令 地址 5A 01 00 00 00 00 12 00 06 04 77從機響應幀：啟始 從機 從機 編碼 參數(shù)值 狀態(tài)字 設定頻率值 校驗和 字節(jié) 地址 響應 地址 5A 01 00 00 00 00 11 00 06 04 76 說明：從機任務正確實現(xiàn) 5A 00 00 00 00 00 09 00 01 00 65 說明：從機加速運行中發(fā)生過電流范例4：將0號變頻器的VI1輸入電壓下限（參數(shù)L-34）設為1.0V，同時使變頻器以30Hz的設定頻率正轉(zhuǎn)運行。30/0.