Twido與ATV31的Modbus串行通信Modbus通信控制啟停、模擬量輸出給定速度 完全通信指導

1、twido與atv31modbus串行通信向?qū)?modbus通信控制啟停、模擬量輸出給定速度本向?qū)Х譃閮刹糠郑?.快速操作指南-know how, 滿足了客戶“快速解決調(diào)試問題”的需求。l 發(fā)送快-大小在2m左右，能方便快速地通過電子郵件發(fā)給客戶使用l 調(diào)試快-提供了反復調(diào)試過的完整準確的plc通信程序，客戶可直接下載l 接線快-含有實物照片的通信接線圖使客戶非常容易理解和模仿，并且快速完成接線l 設置快-圖形化的變頻器參數(shù)設置指導使客戶可直接上手設置參數(shù)，不用查找手冊2.完全通信指導-know why, 滿足了客戶“系統(tǒng)學習通信知識”的需求。l 知識全-不僅給出了詳細的調(diào)試步驟和詳細解釋，還

2、使客戶在完成通信的同時系統(tǒng)學習相關的產(chǎn)品和通信知識l 考慮全-對客戶調(diào)試可能遇到的各種突發(fā)情況給出了相關提示和解決方法l 理解易-提供了程序指令和結構的詳細注釋，使客戶能容易的理解和學習提供的標準程序并能在原有程序上進行擴展第二部分完全通信指導 twido modbus communication with atv31 edition:2008-6安全信息重要信息注意： 在嘗試安裝、操作或調(diào)試設備之前，請仔細閱讀下述說明并通過查看來熟悉設備。下述特別信息可能會在文本其他地方或設備上出現(xiàn)，提示用戶潛在的危險和注意事項，或提供闡明或簡化某一過程的信息。 這是“警告”的符號。警示用戶潛在的危險和必須

3、要遵守的規(guī)則，如果不遵守使用說明，可能導致調(diào)試失敗、人身傷害甚至設備損壞。 這是提醒“注意”的符號。提醒用戶需要注意的操作說明。請遵守所有帶此符號的注意事項，以避免不必要的調(diào)試錯誤。 “警告”表示可能存在危險，如果不遵守，可能導致嚴重的人身傷害甚至死亡，或設備損壞。警告注意“注意”表示需要注意的操作，如果不遵守，可能導致調(diào)試失敗。目錄1. 實驗簡介42. 實驗環(huán)境43. 硬件連接53.1 twido與變頻器的通信連接53.2 twido與變頻器的端子連接74. atv31變頻器設置84.1 操作說明84.2 主要參數(shù)設置94.2.1 控制方式104.2.2 通信參數(shù)125.1 modbus協(xié)議

4、簡介145.2 交換數(shù)據(jù)表145.3 atv31參數(shù)說明155.3.1 讀寫變量155.3.2 狀態(tài)字165.3.3 控制字165.3.4 特殊drivecom參數(shù)175.4 drivecom流程175.5 twidosoft軟件的配置185.6 twido軟件編程語句介紹215.6.1 exchx指令215.6.2 %msgx功能塊215.7 程序的分步講解225.7.1 一臺plc與一臺變頻器通信225.7.2 一臺plc與多臺變頻器通信246. 實驗調(diào)試276.1 計算機和plc連接276.2 交換數(shù)據(jù)表對照276.3 動態(tài)變量表的讀和寫286.4 atv31常見通信故障297系統(tǒng)擴展3

5、07.1 分配器模塊和rj45連接器307.2 接線盒方式308. 附件318.1 相關技術文檔318.1.1 twidosoft軟件參考手冊318.1.2 twido硬件參考手冊318.1.3 atv31編程手冊318.1.4 atv31modbus用戶手冊318.2 參考程序328.2.1 port2口做通信328.2.2 port1口做通信32在實際進行通信調(diào)試之前，為保證調(diào)試安全：1 強烈建議用戶不帶電機進行通信調(diào)試。在此情況下，必須禁止變頻器的電機缺相故障opl，詳細設置請參照4.2.1 控制方式的禁止變頻器opl的說明。2 如果用戶的變頻器必須要帶電機進行通信調(diào)試，強烈建議斷開電機

6、負載，以避免負載的起動對人身和設備造成危害。3 如果用戶的變頻器和電機必須帶負載進行通信調(diào)試，請務必確保電機和負載的啟動和運行不會對人身、設備造成危害，以及對生產(chǎn)造成影響。警告1. 實驗簡介plc通過modbus監(jiān)控變頻器的運行是工業(yè)中較常見的應用，本文以施耐德twido plc與atv31變頻器為例，簡要介紹plc與變頻器之間modbus串行通信的過程，包括硬件接線、變頻器參數(shù)設置、硬軟件組態(tài)、上電調(diào)試等，實現(xiàn)在plc上遠程控制atv31變頻器的故障初始化，啟動/停止，正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，頻率給定等。本文只介紹了modbus通信控制變頻器啟停，模擬量模塊端子給定頻率的情況，關于端子控制和modbus

7、通信控制的其他幾種混合使用的情況，以及其他施耐德plc，如premium，quantum與atv31的modbus串行通信，將在本書的其他文章中介紹。2. 實驗環(huán)境主要硬件：類型型號數(shù)量參考圖片電源24v開關電源 1plctwido plctwdlmda20drt(cpu模塊)（中）twdnoz485t(端子 485擴展模塊)（左）twdamm3ht(模擬量混合模塊)（右）1變頻器atv311modbus通信電纜8針minidin圓頭線1rj45接頭屏蔽雙絞線1主要軟件twidosoft3.5是施耐德電器支持twido plc的編程，調(diào)試和運行的工具軟件。3. 硬件連接3.1 twido與變頻

8、器的通信連接12312345678can_hcan_lcan_gndd1d0不連10v公共12345678d1d0nc/de/dptnc0v5vabgd1d0公共451tsxpcx1031-c 轉(zhuǎn)接塊的撥碼撥到226521twdlmda20drt twido plc cpu模塊3twdnoz485t twido minidin 485擴展模塊4port1口通信 電纜制作圖5 port2口通信 電纜制作圖注意用戶自制通信電纜，建議用戶使用屏蔽雙絞線。3.2 twido與變頻器的端子連接之后在4.2.1 控制方式中將會對atv31變頻器編程，如下：配置給定1/fr1設置為ai1；頻率給定由ai1輸

9、入給定。atv31的配置給定ai1端子接線如下：11com為0v公共端，10v為內(nèi)部10vdc；ai1接收電壓輸入010v，最高安全電壓30v。在ai1端和com端也可以直接接電壓輸入。輸入電壓和頻率的線性對應為010v對應lsp-hsp(0v對應lsp，10v對應hsp)。lsp和hsp在變頻器上的編程如下：代碼描述調(diào)整范圍工廠設置路徑lsp低速，最小給定值時的電機頻率0hsp0hzsetlsphsp高速，最大給定值時的電機頻率lsp-tfrbfrsethspbfr標準電機頻率50hzdrcbfrtfr最大輸出頻率10500hz60hzdrctfr在工廠設置狀態(tài)下，010v輸入對應050hz

10、。詳細說明可參照8.1.3 atv31編程手冊。同樣，如果用戶設置ai2、ai3為fr1(配置給定1)，輸入接線大致與ai1相同，詳細說明參見atv31的安裝手冊。本文是以模擬量輸出模塊ao作為變頻器的模擬輸入，實際應用過程中可以用其他的模擬輸出設備作為變頻器的模擬輸入，如其他模擬量輸出模塊，電位計，信號發(fā)生器等。注意4. atv31變頻器設置4.1 操作說明atv31的前面板說明如下：atv31操作面板主要操作規(guī)則：按上下鍵對菜單進行瀏覽，不會對選定項進行存儲；一直按住上下鍵(2秒)可快速滾動瀏覽菜單；存儲選定項，長按ent鍵ent，當存儲數(shù)值時，顯示器會閃爍。正常顯示狀態(tài)：無故障出現(xiàn)和無起

11、動時，正常顯示有如下幾種：頻率：sup菜單中所選的參數(shù)的顯示(缺省選項：加到電機上的輸出頻率)。在電流限制模式下，顯示器會閃爍。init:初始化順序rdy:變頻器就緒dcb:直流注入制動正在進行nst:自由停車fst:快速停車tun:正在進行自動整定故障顯示狀態(tài)：顯示器閃爍指示出現(xiàn)的故障，故障的具體內(nèi)容以及操作，請參照8.1.3 atv31編程手冊的故障原因解決方案章節(jié)。任何初始顯示狀態(tài)下，均可以按ent鍵ent進入設置菜單。4.2 主要參數(shù)設置atv31的主菜單如下，所有的參數(shù)均在主菜單的子目錄里面進行設置。4.2.1 控制方式如果采用通信啟停，模擬量模塊給定速度，atv31設定步驟如下：參

12、數(shù)路徑參數(shù)說明值功能描述ctl-lac功能訪問等級l3訪問高級功能與混合控制模式的管理ctl-fr1配置給定1ai1模擬輸入ai1ctl-chcf混合控制模式sep如果lac=l3可訪問此參數(shù)：sin組合，控制和頻率給定由同一種方式設定；sep分離，控制和頻率給定由不同的方式設定ctl-cd1配置通道給定1ndbcd1菜單只有在lac=l3&chcf=sep時才有效；ter-端子控制；loc-鍵盤控制；lcc-遠程終端控制；ndb-modbus總線控制；can總線控制。flt-opl電機缺相故障no帶小電機試驗時，禁止因為輸出電流過小出現(xiàn)的電機缺相故障；一般在變頻器最小輸出電流大于電機額定電流

13、時需要禁止電機缺相故障。功能訪問等級設置配置給定1設置如下:頻率控制的輸入由電位機ai1給定?？刂颇Ｊ皆O置如下：本例中控制啟停和頻率給定分別由modbus通信和端子設定，所以控制模式設為sep/分離。配置通道給定1設置如下：設置為ndb/modbus控制。禁止電機缺相故障設置如下；當變頻器最小輸出電流大于電機額定電流時需要禁止電機缺相故障。4.2.2 通信參數(shù)此設置和plc中的modbus參數(shù)設置保持一致，步驟如下：參數(shù)路徑參數(shù)說明值功能描述con-add從站地址2.范圍1247con-tbr通信速率192004.8-4800bps;9.6-9600bps;19.2-19200con-tfo通

14、信格式8n18o1:8個數(shù)據(jù)位,奇校驗,1個停止位8e1:8個數(shù)據(jù)位,偶校驗,1個停止位8n1:8個數(shù)據(jù)位,無校驗,1個停止位8n2:8個數(shù)據(jù)位,無校驗,2個停止位從站地址設置通信速率設置通信格式設置設置完畢后，關閉變頻器電源再重新上電，參數(shù)設置才能生效注意 5.1 modbus協(xié)議簡介modbus協(xié)議是modicon公司于1978年開發(fā)的一個用于plc和編程器之間通信的協(xié)議，1980年起，為眾多制造商所采用而完全開放，成為“事實上的工業(yè)標準”。它實現(xiàn)控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡和其它設備之間的通信，支持傳統(tǒng)的rs一232422 485設備和最新發(fā)展出來的以太網(wǎng)設備。該協(xié)議定義了一個控制器能

15、識別的消息結構，描述了控制器如何請求訪問其它設備， 如何回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它是一種應用層報文傳輸協(xié)議，與底層的物理接口及電氣規(guī)范無關， 這是其目前生命力仍很強的原因。modbus 協(xié)議是一個分級結構 (主從式) 異步串行通信協(xié)議，為客戶機/服務器方式，可使主站對一個或多個從站進行訪問，主站和從站之間允許多點連接。 n 主站和從站可以有兩種對話方式：查詢方式：主站對一個從站進行對話并等待其回應廣播方式：主站對所有從站進行對話 (不等待回應)n modbus 的協(xié)議中有兩種傳輸方式：rtu 方式格式：地址命令數(shù)據(jù)crc 校檢ascii 方式格式：頭碼地址命令數(shù)據(jù)lrc

16、 校檢尾碼說明：rtu (remote terminal unit，遠程終端單元) crc (cyclical redundancy check，循環(huán)冗余校驗)lrc (longitudinal redundancy check，縱向冗余校驗)5.2 交換數(shù)據(jù)表twido作為主站進行modbus通信時，必須編程通信程序，而程序的編寫是通過填寫字表的方式進行的，以下就modbus字表進行詳細闡述。另外，twido作為modbus從站時，是不需要編程的，只需要配置通信參數(shù)即可。讀n個字mw(功能碼03)表索引高字節(jié)低字節(jié)控制表001(發(fā)送/接收)06(發(fā)送長度)*103(接收偏移)00(發(fā)送偏移)

17、發(fā)送表2從站地址(1247)03(請求碼)3讀取的第一個字的地址4讀取的字數(shù)n接收表5從站地址(1247)03(請求碼)600(接收偏移值)2n 所讀的值占用的字節(jié)數(shù)7讀取的第一個字8讀取的第二個字n6讀取的第n個字*在應答后，長度會變?yōu)榻邮盏降淖止?jié)長度寫n個字mw(功能碼16)表索引高字節(jié)低字節(jié)控制表001(發(fā)送/接收)8(2n)發(fā)送長度100(接收偏移)07(發(fā)送偏移)發(fā)送表2從站地址(1247)16(請求碼16進制10)3所寫第一個字地址4所寫字的個數(shù)n500(發(fā)送偏移值)2n所寫字節(jié)數(shù)6所寫的第一個字7所寫的第二個字n5所寫第n個字接收表n6從站地址(1247)16(請求碼)n7所寫第

18、一個字地址n8所寫的字數(shù)有多條exch指令時，要使用分時控制5.3 atv31參數(shù)說明5.3.1 讀寫變量讀出變量地址代碼說明3203frh給定頻率3202rfr電機輸出頻率3207uln線電壓7121lft上一次故障3201etadrivecom狀態(tài)字寫入變量 地址代碼說明8501cmddrivecom命令字8502lfr在線給定頻率8504cmi內(nèi)部控制寄存器11920rpipi調(diào)節(jié)器內(nèi)部設定點9623ufrir補償5.3.2 狀態(tài)字狀態(tài)字bit0準備接通bit1接通bit2操作被允許bit3故障bit4電壓無效bit5快速制動bit6接通被禁止bit7報警bit80bit9線性控制bit

19、10達到給定值bit11超過給定值bit120bit130bit14按stop鍵停止bit15旋轉(zhuǎn)方向5.3.3 控制字控制字bit0接通bit1電壓無效bit2快速制動bit3允許操作bit40bit50bit60bit7故障復位bit80bit90bit100bit11正傳/反轉(zhuǎn)bit12斜坡制動bit13注入制動bit14快速制動bit1505.3.4 特殊drivecom參數(shù)特殊”drivecom”參數(shù)地址代碼說明8606errd故障代碼(寫保護)8601cmdd命令字8603etad狀態(tài)字(寫保護)8602lfrd給定轉(zhuǎn)速8605frhd帶符號輸出轉(zhuǎn)速(寫保護)8604rfrd無符號

20、輸出轉(zhuǎn)速(寫保護)上電5.4 drivecom流程是故障？eta=16#*8atv故障功能失常否cmd=16#0080故障消失，復位eta=16#*40atv鎖定接通禁止cmd=16#0000禁止電壓或cmd=16#0000禁止電壓cmd=16#0000禁止電壓cmd=16#0006停車電機停車修改配置參數(shù)或或或電機停車修改配置參數(shù)cmd=16#0000禁止電壓終端上stop鍵cmd=16#0002快速停車或或終端上stop鍵電機停車修改配置參數(shù)nsteta=16#*21atv等待禁止電壓rdy,dcbeta=16#*07緊急停車快速停車激活cmd=16#0007接通cmd=16#0006停車

21、cmd=16#0006停車nsteta=16#*23atv就緒接通cmd=16#*f激活運行cmd=16#*f激活運行cmd=16#0007禁止運行run,rdyeta=16#*27atv運行運行激活cmd=16#000b快速停車atv31的drivercom流程5.5 twidosoft軟件的配置步驟動作&示例1新建一個工程2選擇twido plc的cpu，本實驗采用了twdlmda20drt3選擇一個rs485的擴展端口用于與atv31進行通信4選擇twdnoz485t,8針minidin連接頭的擴展模塊步驟動作&示例5配置兩個端口6配置port1為編程端口，設置如下：7配置port2為通

22、信端口，配置如下，且與變頻器端的設置一致port1 編程端口port2 通訊端口步驟動作&示例8添加模擬量模塊9選擇twdamm3ht混合模塊10配置twdamm3ht模塊11配置twdamm3ht的模擬量輸出通道為010v5.6 twido軟件編程語句介紹一個twido控制器配置后可與modbus從設備通信，或以字符模式（ascii）發(fā)送和/或接收消息。twidosoft為這些通信提供了下列功能： exch指令用于發(fā)送/接收消息 交換控制功能模塊（msg）用于控制數(shù)據(jù)交換twido控制器在處理exch指令時使用制定端口的配置協(xié)議。每個通信端口可被分配一個不同的協(xié)議。通過添加端口號到exch或

23、%msg功能（exch1,exch2,%msg1,%msg2）可以訪問通信端口。5.6.1 exchx指令發(fā)送/接收報文；其中x為通信端口號(1或2)exchx %mwi:l（i + l =255）這里：x串行口號（1或2）；x以太網(wǎng)端口（3;:l字表總字數(shù)（最大121）。內(nèi)部字表mwi:l的值為i+l=255。5.6.2 %msgx功能塊控制數(shù)據(jù)交換這里的x表示控制器端口：x1或2，分別表示控制器串口1或2；x3，表示控制器的以太網(wǎng)端口（僅適用于twdlcae40drf控制器）。msgx功能模塊管理數(shù)據(jù)交換且具有三個功能： 通信錯誤校驗：錯誤校驗核實exch指令編程的模塊長度（字表）足夠包含

24、將被發(fā)送的消息長度（與字表中的第一個字的低位字節(jié)的編程長度比較）。 多消息協(xié)調(diào)：為了確保多消息發(fā)送時的協(xié)調(diào)性，msgx功能模塊提供決定前一條消息何時完成所必需的消息。 優(yōu)先消息發(fā)送：msgx功能模塊允許當前消息的發(fā)送被停止，以保證緊急消息的立即發(fā)送。參數(shù)標識值輸入（或指令）復位r置為1時，通信重新初始化；msgx.e=0和msgx.d=1。通信完成輸出%msgx.d狀態(tài)1表示通信在下列情況完成； 發(fā)送結束（如果是發(fā)送） 接收結束（收到結束字符） 錯誤 模塊重啟狀態(tài)0表示請求在處理過程中。故障（出錯）輸出%msgx.e狀態(tài)1表示通信在下列情況完成： 命令錯誤 表配置錯誤 收到不爭取的字符（速率，

25、奇偶，等等） 接收表滿（未更新）狀態(tài)0表示消息長度和連接都正確5.7 程序的分步講解5.7.1 一臺plc與一臺變頻器通信5.7.2 一臺plc與多臺變頻器通信6. 實驗調(diào)試用戶在上電調(diào)試之前，請務必確保plc，變頻器以及所帶的電機的接地安全，以避免因接地問題而可能造成的人身傷害和設備損壞。警告6.1 計算機和plc連接連接圖如下：3121 tsxpcx1031-c電纜的圓頭與twido plc的圓口連接2tsxpcx1031-c轉(zhuǎn)換器撥號到23 tsxpcx1031-c的9針端與計算機的串口連接6.2 交換數(shù)據(jù)表對照注意：該例使用drivecom流程，假如把atv31設為分離控制方式，也就是

26、通信給定頻率，端子控制起停的話，可以不使用drivecom流程。交換數(shù)據(jù)表讀變量值(高位字節(jié))值(低位字節(jié))說明mw00106發(fā)送接收：01；發(fā)送長度：06(字節(jié))mw10300接收偏移：03；發(fā)送偏移：00mw20103從站返回值從站地址：02；命令代碼：03(讀變量)mw30c81起始變量：160c81(w3201)mw40001數(shù)據(jù)長度：1 字mw50103從站地址：02；命令代碼：03mw60002接收偏移值：00；接收到的字節(jié)數(shù)：2mw70000讀到的寄存器值寫變量值(高位字節(jié))值(低位字節(jié))說明mw50010c發(fā)送接收：01；發(fā)送長度：12(字節(jié))mw510007接收偏移：00；發(fā)

27、送偏移：07mw520110從站地址：02；命令代碼：16(寫變量)mw532135起始變量：162135(w8501)mw540002數(shù)據(jù)長度：2字mw550004從站返回值發(fā)送偏移值：00；寫的字節(jié)數(shù)：04mw560000寫入變量值1：w8501mw570000寫入變量值2：w8502mw580110從站地址：01；命令代碼：16(寫變量)mw592135起始變量：162135(w8501)mw600002數(shù)據(jù)長度：2字6.3 動態(tài)變量表的讀和寫頻率的換算如下2000/4096=x/50hzx25hz本例中變頻器采用是無電機測試，調(diào)試時給定變頻器頻率25hz，運行安全。因此，強烈推薦用戶在

28、進行在線通信調(diào)試時1， 如果用戶變頻器采用無電機進行調(diào)試，可按照本例中的輸入頻率進行設定；2， 如果用戶變頻器帶有負載進行調(diào)試，請務必確保變頻器的給定頻率在負載和環(huán)境的安全應用范圍之內(nèi)，不會對人身和設備造成安全影響。警告6.4 atv31常見通信故障1出現(xiàn)通信故障或者變頻器故障時，變頻器會自動停止輸出。在此例中，常見故障是slf(serial link fault)通信故障，通信故障之后10秒變頻器會自動停止輸出，并在液晶顯示器上顯示slf。幾種常見的故障原因解決方案如下：故障起因故障現(xiàn)象解決方案恢復運行變頻器顯示變頻器輸出硬件線路故障slf1約10秒后停止輸出檢查并恢復硬件線路通信自動恢復，

29、顯示故障，需要復位plc斷電slf約10秒后停止輸出plc重新熱啟動通信自動恢復，顯示故障，需要復位plc熱啟動slf如10秒內(nèi)不能啟動，則停止輸出通信自動恢復，顯示故障，需要復位plc冷啟動nst立即停止輸出，變頻器復位plc冷啟動通信自動恢復cpu停止運行slf約10秒后停止輸出plc啟動通信自動恢復，顯示故障，需要復位110秒為atv31變頻器modbus超時的出廠設定值，即在10秒之內(nèi)如果沒有檢測到modbus請求或接收信號，會報slf故障。此時間一般默認為出廠設定值10秒，見8.1.3 atv31編程手冊的菜單com-tto。故障排除且復位后，變頻器狀態(tài)重新回到waiting或ready，變頻器液晶顯示rdy(ready/就緒)或nst(自由停車)后，變頻器才能啟動。其他更多atv31變頻器的故障原因解決方案，請參照8.1.3 atv31編程手冊的故障原因解決方案章節(jié)。7系統(tǒng)擴展本例只是對單個變頻器進行控制，對于多個變頻器連接的情況，需要對硬件和軟件進行擴展，軟件的擴展已經(jīng)在之前的5.7.2