變頻器與上位機(jī)RS485通訊協(xié)議介紹講解

1、變頻器與上位機(jī)的通訊：淺述RS485通訊協(xié)議引言：當(dāng)上位機(jī)與變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)時，上位機(jī)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(jī)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(yīng)。本文介紹一下一種常用的上位機(jī)和變頻器通訊協(xié)議RS485通訊協(xié)議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(shè)定變頻器參數(shù)和讀取、控制變頻器的工作狀態(tài)），以適應(yīng)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(jī)輪詢（或廣播）格式：主機(jī)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(jī)的響應(yīng)也

2、是采用相同的結(jié)構(gòu)，內(nèi)容包括：動作確認(rèn)，返回數(shù)據(jù)和錯誤校驗等。如果從機(jī)在接收信息時發(fā)生錯誤，或不能完成主機(jī)要求的動作，它將組織一個故障信息作為響應(yīng)反饋給主機(jī)。1.2 應(yīng)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(jī)和從機(jī)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

3、發(fā)送。（3）拓?fù)浞绞絾沃髡鞠到y(tǒng)，最多32個站，其中一個站為主機(jī)、31個站為從機(jī)。從機(jī)地址設(shè)定范圍為030,31（1FH）為廣播通訊地址。網(wǎng)絡(luò)中的從機(jī)地址必須是唯一的。點對點方式實際是作為單主多從拓?fù)浞绞降囊粋€應(yīng)用特例，即只有一個從機(jī)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(luò)中只有一臺設(shè)備（主機(jī)）能夠建立協(xié)議（稱為“查詢/命令”）。其它設(shè)備（從機(jī)）只能通過提供數(shù)據(jù)響應(yīng)主機(jī)的查詢/命令，或根據(jù)主機(jī)的命令/查詢做出響應(yīng)的動作。主機(jī)在此處指個人計算機(jī)（PC）、工控機(jī)和可編程控制器（PLC）等，從機(jī)指的是變頻器。主機(jī)既能對某個從機(jī)單獨(dú)訪問，又能對所有的從機(jī)發(fā)布廣播消息。對

4、于單獨(dú)訪問的主機(jī)查詢/命令，從機(jī)都要返回一個信息（響應(yīng)）；對于單獨(dú)訪問的主機(jī)查詢/命令，從機(jī)都要返回一個信息（稱為響應(yīng)）；對于主機(jī)發(fā)出的廣播信息，從機(jī)無需反饋響應(yīng)給主機(jī)。注意：和RS485通訊有關(guān)的參數(shù)的設(shè)定。2.2.1 數(shù)據(jù)格式主機(jī)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(jī)默認(rèn)：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(jī)有6種波特率可選：1200bps、2400bps、4800bps9600bps19200bps38400bps

5、從機(jī)默認(rèn)：9600bps2.2.3 通訊方式(1)采用主機(jī)“輪詢”，從機(jī)“應(yīng)答”點對點通訊。(2)利用變頻器鍵盤設(shè)置變頻器串行接口通訊參數(shù)，包括本機(jī)地址、波特率、數(shù)據(jù)格式。注：主機(jī)必須設(shè)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(jī)設(shè)計為三次握手呼叫過程，通訊失敗或通訊故障后，主機(jī)最多可以對當(dāng)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(jī)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一從機(jī)地址編碼操作校驗數(shù)據(jù)15AH111字節(jié)的傳送數(shù)據(jù)啟動間隔時間I"*(3)主機(jī)

6、的握手時間等待時間和變頻器最長響應(yīng)時間為8字節(jié)傳輸時間，超時則判定通訊失敗。(4)主機(jī)對從機(jī)(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(jī)比其它從機(jī)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(jī)，則即實現(xiàn)的是點對點連接。例：0|812013|l|5|28(5)在輪訓(xùn)表內(nèi)的每一個從站，主站必須定期輪詢，輪訓(xùn)周期小于1000ms,包括無應(yīng)答時，應(yīng)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(rèn)為發(fā)生斷線故障，隨后自行進(jìn)入安全運(yùn)行模式。(

7、安全運(yùn)行模式須預(yù)先進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)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(jī)地址編碼操作編碼地址參數(shù)值操作字設(shè)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(jī)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(yīng)、編碼地址、編碼設(shè)定/實際值。過程數(shù)據(jù)又包括：主機(jī)控制命令/從機(jī)響應(yīng)、主機(jī)運(yùn)行設(shè)定頻率值。2.3.1主機(jī)命令幀啟始字節(jié)從機(jī)地址主機(jī)命令編碼地址參數(shù)值操作字設(shè)定值

8、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)主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)報文叫主機(jī)命令幀，其格式示意如下表:定義發(fā)送順序數(shù)據(jù)發(fā)送字節(jié)數(shù)2.3.2從機(jī)響應(yīng)幀從機(jī)(變頻器)發(fā)送的數(shù)據(jù)報文叫從機(jī)響應(yīng)幀，其格式示意如下表:啟始字節(jié)從機(jī)地址主機(jī)命令編碼地址參數(shù)值操作字設(shè)定值校驗數(shù)據(jù)5AH03011112221參數(shù)數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù)幀頭用戶數(shù)據(jù)幀尾發(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

9、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)120036.8240018.448009.296004.6192002.3384001.15(2)從機(jī)地址變頻器的本機(jī)地址，16進(jìn)制數(shù)，占一個字節(jié)，設(shè)置范圍：030。2.4.2 用戶數(shù)據(jù)(1)參數(shù)數(shù)據(jù)主機(jī)命令幀：主機(jī)命令碼從機(jī)響應(yīng)幀：從機(jī)響應(yīng)碼主機(jī)發(fā)送的命令碼或從機(jī)對命令的響應(yīng)碼，其數(shù)據(jù)類型為：16進(jìn)制，單字節(jié)。參數(shù)數(shù)據(jù)碼值描述主0無任務(wù)，不做讀取或更改參數(shù)數(shù)據(jù)的動作機(jī)1讀取參數(shù)數(shù)據(jù)：即讀取從機(jī)編碼地址指定的參數(shù)數(shù)據(jù)。命2更改參數(shù)數(shù)據(jù)：

10、更改從機(jī)編碼地址指定的參數(shù)數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)在從機(jī)掉電令后不保存。碼3更改參數(shù)數(shù)據(jù)并存儲至EEPROM中：更改從機(jī)編碼地址指定的參數(shù)數(shù)據(jù)，并存儲EEPROM中。從0無任務(wù)響應(yīng)：從機(jī)響應(yīng)主機(jī)無任務(wù)命令信息。機(jī)1任務(wù)完成：從機(jī)完成主機(jī)命令碼規(guī)定的任務(wù)。響2任務(wù)未能完成，參數(shù)值返回錯誤碼：從機(jī)未能完成主機(jī)命令碼規(guī)定的任應(yīng)務(wù)，未完成的原因以錯誤代碼形式回傳。碼1F通訊發(fā)生錯誤：校驗和錯誤，或從機(jī)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(jī)參數(shù)項所對應(yīng)的地址值。數(shù)據(jù)類型：16進(jìn)制，單字節(jié)。從機(jī)參數(shù)的編碼地址此處不詳述。主機(jī)命令幀：參數(shù)值從機(jī)響應(yīng)幀：參數(shù)值或錯誤碼數(shù)據(jù)類型：16進(jìn)制，雙字節(jié)。高位字節(jié)在后。對于主

11、機(jī)，參數(shù)值是指根據(jù)主機(jī)命令碼，對指定編碼地址所提供的數(shù)據(jù)。當(dāng)命令碼為0或1時（即無任務(wù)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(jī)，參數(shù)值是指命令執(zhí)行成功時配合具體的主機(jī)命令碼所返回的參數(shù)數(shù)據(jù)。當(dāng)執(zhí)行失敗時，所返回的為錯誤碼。詳細(xì)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(shè)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(yùn)行中參數(shù)不能修改（寫不允許）某些參數(shù)在變頻器運(yùn)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(jìn)

12、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(shè)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(shè)定參數(shù)值/最小單位。如果設(shè)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(jìn)制數(shù)4EH。各

13、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(jī)命令幀：操作字從機(jī)響應(yīng)幀：狀態(tài)字?jǐn)?shù)據(jù)含義：操作字為主機(jī)控制從機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。狀態(tài)字為從機(jī)返回當(dāng)前運(yùn)行的數(shù)據(jù)。其具體含義如下表：（數(shù)據(jù)類型：16進(jìn)制，雙字節(jié)。高位字節(jié)在后。）操作字含義表：（上位機(jī)變頻器）位含義功能描述0保留1正傳運(yùn)行10向從機(jī)（變頻器）下達(dá)正轉(zhuǎn)命令無效2反轉(zhuǎn)運(yùn)行10向從機(jī)（變頻器）下達(dá)反轉(zhuǎn)命令無效3故障復(fù)位10進(jìn)行故障復(fù)位無效_4主站控制后效1：當(dāng)前數(shù)據(jù)幀中的控制字與設(shè)定值更新舊數(shù)據(jù)，若要完成本次控制任務(wù)必須置此位。0:當(dāng)前數(shù)據(jù)幀中的控制字與設(shè)定值無效，變頻器保持前一次的控制字和設(shè)定值。5保留6保留7保留8自由停機(jī)1：向從

14、機(jī)（變頻器）下達(dá)自由停機(jī)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(yùn)行，反轉(zhuǎn)運(yùn)行，自由停機(jī)。狀態(tài)字：（變頻器上位機(jī)）位含義功能描述0直流電壓狀態(tài)10直流電壓正常直流電壓異常1電機(jī)轉(zhuǎn)向10電壓反轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)2輸出相序10反相序正相序3系統(tǒng)故障10變頻器故障變頻器正常4工作狀態(tài)10變頻器運(yùn)行過程中變頻器停機(jī)5故障試恢復(fù)等待10變頻器正在故障試恢復(fù)等待中變頻器不在故障試恢復(fù)等待中：6保留7直流制動1:變頻器正在進(jìn)行直流制動0：變頻器/、在直流制動狀態(tài)8自由停機(jī)10變頻器在自由停機(jī)狀態(tài)變頻器不在自由停機(jī)狀態(tài)9檢速在啟動10變頻器正

15、在進(jìn)行檢速冉啟動變頻器小在進(jìn)行檢速冉啟動10加速過程中10變頻器正在加速過程中變頻器/、在加速過程中：11減速過程中1變頻器正在加速過程中0變頻器小在加速過程中：12電流限制動作10變頻器限制電流功能動作變頻器限制電流功能動作13電壓限制動作10變頻器限制電壓功能動作變頻器限制電壓功能動作14點動運(yùn)行10變頻器在點動狀態(tài)變頻器/、在點動狀態(tài)15瞬時停機(jī)再啟動等待10變頻器在瞬時停機(jī)再啟動等待狀態(tài)變頻器不在瞬時停機(jī)再啟動等待狀態(tài)主機(jī)命令幀：設(shè)定頻率值從機(jī)命令幀：實際頻率幀數(shù)據(jù)含義：設(shè)定頻率值：根據(jù)主機(jī)命令碼，設(shè)定變頻器運(yùn)行頻率。實際頻率值：根據(jù)主機(jī)命令碼，返回變頻器實際運(yùn)行頻率。如果變頻器發(fā)生故

16、障，實際值將返回相應(yīng)故障代碼C數(shù)據(jù)類型：16進(jìn)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(yùn)行中過流4加速中過壓5減速中過壓6穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中過壓7停機(jī)狀態(tài)中過壓8變頻器運(yùn)行中過壓9變頻器過熱10適配電機(jī)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(shè)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(jìn)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(dǎo)致通訊發(fā)生錯誤。3.使用范例

17、范例1：將6號變頻器的數(shù)字頻率（參數(shù)b-2）設(shè)定為27.00Hz.27/0.01=27002700（10進(jìn)制）=A8C（16進(jìn)制）主機(jī)發(fā)送幀：啟始從機(jī)主機(jī)編碼參數(shù)值操作字設(shè)定頻率值校驗和地址命令地址5A0603028C0A00000000FB從機(jī)響應(yīng)幀：啟始從機(jī)從機(jī)編碼參數(shù)值狀態(tài)字設(shè)定頻率值校驗和地址響應(yīng)地址5A0601028C0A00000000FA說明：從機(jī)任務(wù)正確實現(xiàn)范例2:將0號變頻器的負(fù)載電機(jī)額定頻率（參數(shù)b-6）設(shè)定為60.00Hz.60/0.01=60006000（10進(jìn)制）=1770（16進(jìn)制）主機(jī)發(fā)送幀：啟始從機(jī)主機(jī)編碼參數(shù)值操作字設(shè)定頻率值校驗和5A地址命令地址000306

18、701712000000FC從機(jī)響應(yīng)幀：啟始從機(jī)從機(jī)編碼參數(shù)值狀態(tài)字設(shè)定頻率值校驗和5A地址響應(yīng)地址060106701701000100E9說明：5A從機(jī)任務(wù)正確實現(xiàn)00020601001100000074說明：從機(jī)加速運(yùn)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=10301030（10進(jìn)制）=406（16進(jìn)制主機(jī)發(fā)送幀：啟始從機(jī)主機(jī)編碼參數(shù)值）操作字設(shè)定頻率值校驗和5A地址命令地址01000000001200060477從機(jī)響應(yīng)幀：啟始從機(jī)從機(jī)編碼參數(shù)值狀態(tài)字設(shè)定頻率值校驗和5A地址響應(yīng)地址01000000001100060476說明：5A從機(jī)任務(wù)正確實現(xiàn)00000000000900010065說明：從機(jī)加速運(yùn)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(shè)為1.0V,同時使變頻器以30Hz的設(shè)定頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行。30/0.01=30003000（10進(jìn)制）=BB8（16進(jìn)制）主機(jī)發(fā)送幀：啟始從機(jī)主機(jī)編碼參數(shù)值操作字設(shè)定頻率值校驗和5A地址00命令03地址340A001200B80B6F從機(jī)響應(yīng)幀：啟始從機(jī)從機(jī)編碼參數(shù)值狀態(tài)字設(shè)定頻率值校驗和地址響應(yīng)地址5A0001340A00050000009E說明