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艾默生 PLC在變頻器網絡控制中的通信程序設計
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艾默生工業自動化   李慶敏
 
    本文通過艾默生PLC和多臺變頻器組網通信控制編程(以MODBUS協議方式)為例,說明PLC和多臺變頻器網絡控制的通信程序的設計方法。
    Serves to illuminate design of communication program based on PLC and multi converter network control, by taking the match under MODBUS mode
 
關鍵詞:艾默生PLC,變頻器,MODBUS協議,連續命令序列,隨機命令序列
KEY WORDS:EMERSON PLC,INVERTER,MODBUS PROTOCOL, a series of orders, incidental orders

引言
隨著PLC技術的不斷發展,越來越顯示其強大的核心控制功能,PLC和其他設備之間的連接已經從比較煩瑣的傳統I/O方式向越來越受歡迎的簡潔先進的通信方式過渡,不僅為設計者節省了大量的硬件成本,更能為遠程控制,組網提供了可能,使控制系統更加無縫地融為一體。
本文主要通過艾默生PLC和多臺變頻器組網通信(以MODBUS協議方式)為例,說明PLC和多臺變頻器網絡控制的通信程序的設計方法。
一、             MODBUS協議簡要介紹
    Modbus協議由美國著名的MODICON公司提出,通過此協議,控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其它設備之間可以通信,不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡,進行集中監控,它已經成為一通用工業標準。控制器通信使用主—從技術,即僅一設備(主設備)能初始化傳輸(查詢)。其它設備(從設備)根據主設備查詢提供的數據作出相應反應。典型的主設備:IPC,HMI,PLC等;典型的從設備:各種儀表,PLC,變頻器等。主設備可單獨和從設備通信,也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信,從設備返回一消息作為回應,如果是以廣播方式查詢的,則不作任何回應。Modbus協議建立了主設備查詢和從設備回應的格式:設備(或廣播)地址、功能代碼、所有要發送的數據、錯誤檢測域。Modbus協議同時支持RTU模式和ASCII模式,RTU模式對應的幀格式如下:(ASCII模式介紹省略)

更詳細的說明請查閱MODBUS協議的有關資料(或登陸網站 www.modbus.org)。
二、             艾默生PLC集成的MODBUS協議功能
    艾默生EC20系列PLC的通信口COM 1集成了MODBUS主站協議, 在編程時先在編程軟件的系統塊里進行設置具體如下:系統塊—>“通信口”菜單—>“通信口1參數設置”菜單—> 選“MODBUS協議”—> 進行“MODBUS設置”—> 進行通信參數和(主模式)站號等設置即可。
然后利用MODBUS指令進行編程-----------MODBUS (S1) (S2)(S3)各參數含義如下:
S1  指定的通訊通道;    
S2  發送數據起始地址;     
S3  接收數據起始地址;
    MODBUS指令發送過程中,自動加上所需的起始字符,結束字符和校驗和;發送的數據,不需設定發送的數據長度,系統會根據功能碼自動按系統內部設定長度進行發送。
2個重要的通信標志:SM135-- MODBUS的通訊成功標志位,通訊成功時置位,不會自動復位,所以在發送數據的時候要進行一次復位;SM136—MODBUS的通信錯誤標志位,通信錯誤(包括從設備沒有回應)時置位,不會自動復位,所以在接收數據的時候要進行一次復位;
三、             艾默生變頻器通信協議

   
艾默生公司生產的EV系列變頻器都集成MODBUS協議,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濟,而且顯得系統比較高檔,下面簡單介紹其協議:
1.          支持MODBUS RTU和ASCII格式;
2.          參數的MODBUS協議地址影射規則:變頻器的功能碼參數、控制參數和狀態參數都映射為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,組內索引映射為寄存器地址的低字節。變頻器的控制參數和狀態參數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的對應關系如下: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;變頻器控制參數組:0x32;變頻器狀態參數組:0x33。例如變頻器功能碼參數F3.02的寄存器地址為0x302,變頻器功能碼參數FF.01的寄存器地址為0xF01。

3.          支持的功能碼如下:
功能碼
功能碼意義
0x03
讀取變頻器功能碼參數和運行狀態參數
0x06
改寫單個變頻器功能碼或者控制參數,掉電之后不保存
0x08
線路診斷
0x10
改寫多個變頻器功能碼或者控制參數,掉電之后不保存
0x41
改寫單個變頻器功能碼或者控制參數,掉電之后保存
0x42
功能碼管理
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.          具體的協議介紹請參考艾默生變頻器用戶手冊;
四、             程序流程圖
主設備對從設備的消息查詢命令主要分為2大類,連續命令序列和隨機命令序列。
連續命令序列: 主設備需要定時或連續向從設備發送的命令序列.特點是周期性,連續性.如PLC對變頻器讀取運行頻率命令,運行狀態命令等。
隨機命令序列: 主設備不定時或隨機向從設備發送的命令序列.特點是不定時性,隨機性.如PLC對變頻器的啟停控制,改寫頻率或其他參數等。

點擊查閱流程圖艾默生 PLC在變頻器網絡控制中的通信程序設計.doc
五、程序清單:( 子程序和主程序 )
    本程序主要介紹1臺EC20PLC(作為主站)按照MODBUS協議網絡對3臺變頻器(從站號分別是2,3,4)進行通信控制的簡單范例,本例中:
連續命令序列 包括對2,3,4號變頻器的運行頻率的讀取;
隨機命令序列 包括對2,3,4號變頻器進行啟動,停止,更改頻率的命令操作;
1)     “變頻器正轉”子程序清單如下:
   //主程序中用M1993作為各發送輔助使能,主要用于 MODBUS指令的上升沿觸發無其他用
LD                 LM0  //位輸入參數型—發送輔助使能
RST               SM135      //復位成功標志
RST               SM136      //復位失敗標志
LD                 SM0        //運行標志
MOV              Z0 V9       //保存Z0值到V9
LD                 SM0        //運行標志
MOV              V0 V10      //從機地址
MOV              16#6 V11     //功能碼
MOV              16#32 V12   //寄存器地址高字節
MOV              16#0 V13    //寄存器地址低字節
MOV              1 V14       //寫入數據高字節
MOV              16#C7 V15   //寫入數據低字節
//以下把發送數據轉移到D7940-D7945里
LD                 SM0 
MOV              0 Z0
LD                 SM0
FOR               6
LD                 SM0
MOV              V10Z0 D7940Z0
LD                 SM0
INC                Z0
NEXT
//發送接收數據,數據放在D7970開始區域    
LD                 LM0
MODBUS       1   D7940   D7970  
RST               LM0    //馬上復位發送輔助使能
//無論成功失敗都還原Z0值
//當然這里省略了錯誤報告的處理
LD                 SM135
OR                 SM136
EU                //上升沿
MOV              V9 Z0 
2)      “停機”子程序(省略)
3)     “設定頻率”子程序(省略)
4)     “讀取運行頻率”子程序(省略)
5)   主程序清單:
//******以下為通信邏輯處理部分******
LD                 SM1   //運行第一周期脈沖
//***這里省略了檢查從機準備好否的環節***
//***程序里設計了3個連續命令序列***
RST               M6  //復位連續命令序列1使能標志
RST               M7  //復位連續命令序列2使能標志
RST               M8  //復位連續命令序列3使能標志
ED  //下降沿
//置位連續命令序列1使能標志,以開始第1條連續命令執行
SET               M6 
//***程序里設計了共9個隨機命令序列***
//只要有至少1個隨機命令, // M1000=ON,表示有隨機命令等待,這樣在連續命令切換時優先執行隨機命令系列.
LD                 M0   //隨機命令序列1使能標志
OR                 M1   //隨機命令序列2使能標志
OR                 M2   //隨機命令序列3使能標志
OR                 M3   //隨機命令序列4使能標志
OR                 M4   //隨機命令序列5使能標志
OR                 M5   //隨機命令序列6使能標志
OR                 M9   //隨機命令序列7使能標志
OR                 M10  //隨機命令序列8使能標志
OR                 M11  //隨機命令序列9使能標志
SET               M1000  
//所有隨機命令都處理完成后, M1000=OFF,表示隨機命令完成,則連續命令可以正常切換。
LDI                M0
ANI                M1
ANI                M2
ANI                M3
ANI                M4
ANI                M5
ANI                M9
ANI                M10
ANI                M11
RST               M1000  
//任何1個連續命令未完成時,M1001=ON,標志連續命令在進行,如果有隨機命令必須等待。
LD                 M6
OR                 M7
OR                 M8
SET               M1001
//連續命令處于切換狀態時,M1001=OFF,標志連續命令完成,如果有隨機命令可以進行。
LDI                M6
ANI                M7
ANI                M8
RST               M1001
//每1個連續命令完成且無隨機命令等待時,啟動延時T0 100MS,以便切換下1個連續命令執行
LD                 M100     //連續命令1完成標志
OR                 M101     //連續命令2完成標志
OR                 M102     //連續命令3完成標志
ANI                M1000
TON              T0   1   //啟動延時T0 100MS
//******************************************
//**********以下為3個連續命令序列**********
//調用“讀取運行頻率”子程序-2#站,頻率存在D1000里;
//通信成功或失敗都復位連續命令序列1使能標志M6,同時置位完成標志M100,以便進行切換。當然這里省略了失敗的處理子程序;
//延時T0時間后,執行連續命令2序列,置位連續命令2序列使能標志M7;
LD                 M6     //連續命令序列1使能
MPS
EU
SET               M1993  //發送前置位發送輔助標志
MRD
CALL             讀取運行頻率   2   M1993   D1000
//參數注釋:站地址,發送輔助位,頻率存放地址
MPP
LD                 SM135
OR                 SM136
ANB
RST               M6   
SET               M100
LD                 T0     
AND              M100  
EU
RST               M100  //復位連續命令1完成標志
SET               M7   
//調用“讀取運行頻率”子程序-3#站,頻率存在D1001里;
//通信成功或失敗都復位連續命令序列2使能標志M7,同時置位完成標志M101,以便進行切換。當然這里省略了失敗的處理子程序;
//延時T0時間后,執行連續命令3序列,置位連續命令3序列使能標志M8;
LD                 M7 //連續命令2序列使能
MPS
EU
SET               M1993  //發送前置位發送輔助標志
MRD
CALL             讀取運行頻率  3   M1993   D1001
//參數注釋:站地址,發送輔助位,頻率存放地址
MPP
LD                 SM135
OR                 SM136
ANB
RST               M7    //復位使能標志
SET               M101  //置位完成標志
LD                 T0 
AND              M101
EU
RST               M101 //復位連續命令2完成標志
SET               M8   //置位連續命令3使能標志
//調用“讀取運行頻率”子程序-4#站,頻率存在D1002里
//通信成功或失敗都復位連續命令序列3使能標志M8,同時置位完成標志M102,以便進行切換。當然這里省略了失敗的處理子程序;
//延時T0時間后,重新執行連續命令1序列,置位連續命令1序列使能標志M6;

 

狀 態: 離線

公司簡介
產品目錄
供應信息

公司名稱: 艾默生CT
聯 系 人: 銷售部
電  話: 021-54260668
傳  真: 0755-86010101
地  址: 上海市桂平路418號興園科技廣場17樓
郵  編: 200233
主  頁:
 
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