Twido与ATV312的Modbus串行通讯(DO控制命令Modbus给定速度).doc

施耐德技术服务中心 Twido与ATV312Modbus串行通讯控制Modbus通讯给定速度、DO控制命令Twido Modbus Serial Communication with ATV312 Edition:2011-6 目录1. 实验简介32. 实验环境32.1 硬件环境32.2 软件环境33. 硬件连接43.1 Twido与变频器的通讯连接43.2 Twido与变频器的端子连接64. ATV312变频器设置74.1 操作说明74.2 主要参数设置84.2.1 恢复出厂设置84.2.2 电机参数94.2.3 控制方式104.2.4 通讯参数135. PLC编程145.1 Modbus协议简介145.2 交换数据表145.3 ATV312参数说明155.3.1 读写变量155.3.2 状态字165.3.3 控制字165.3.4 特殊DRIVECOM参数165.4 DRIVECOM流程175.5 TwidoSoft软件的配置185.6 Twido软件编程语句介绍205.6.1 EXCHx指令205.6.2 %MSGx功能块205.7 程序的分步讲解215.7.1 一台PLC与一台变频器通讯215.7.2 一台PLC与多台变频器通讯236. 实验调试266.1 计算机和PLC连接266.2 交换数据表对照276.3 动态变量表的读和写286.4 ATV312常见通讯故障297系统扩展307.1 分配器模块和RJ45连接器308. 附件308.1 参考程序318.1.1 Port2口做通讯318.1.2 Port1口做通讯311. 实验简介PLC通过modbus监控变频器的运行是工业中较常见的应用，本文以施耐德Twido PLC与ATV312变频器为例，简要介绍PLC与变频器之间modbus串行通讯的过程，包括硬件接线、变频器参数设置、硬软件组态、上电调试等，实现在PLC上远程控制ATV312变频器的故障初始化，启动/停止，正转/反转，频率给定等。本文只介绍了本地端子控制变频器启停，Modbus远程通讯控制变频器输出频率的情况，关于端子控制和modbus通讯控制的其他几种混合使用的情况，以及其他施耐德PLC，如Premium，Quantum与ATV312的modbus串行通讯，将在本书的其他文章中介绍。2. 实验环境2.1 硬件环境主要硬件如下：类型型号数量参考图片电源24V开关电源 1PLCTwido PLCTWDLMDA20DRT(CPU模块)（右）TWDNOZ485T(端子 485扩展模块)（左）1变频器ATV3121Modbus通讯电缆8针MiniDIN圆头线1RJ45接头屏蔽双绞线12.2 软件环境TwidoSoft3.5是施耐德电器支持Twido PLC的编程，调试和运行的工具软件。3. 硬件连接3.1 Twido与变频器的通讯连接ABGD+D-公共1364462512345678CAN_HCAN_LCAN_GNDD1D0不连10V公共12345678D+D-不连/DEDPT不连0V5V781TSXPCX1031-C 转接块的拨码拨到226521TWDLMDA20DRT Twido PLC CPU模块3TWDNOZ485T Twido MiniDin 485扩展模块4Port1 8针圆头5RJ45接头6Port2 485端子 通讯扩展口7Port1口通讯 电缆制作图8 Port2口通讯 电缆制作图3.2 Twido与变频器的端子连接本实验是以Twido上的DO为例作为ATV3122的控制命令，实际应用过程中可以用其他数字输出设备作为ATV3122控制命令，如端子，其他PLC的DO等。注意在4.2.4 控制方式中对ATV312变频器做编程，分别如下：正转开关LI1；闭合正转，断开停止。反转开关LI2；闭合反转，断开停止。ATV312的控制端子和PLC端子连接图如下：11逻辑输入配置开关source/源极位置；ATV312的详细安装，请参照ATV312的安装手册。4. ATV312变频器设置4.1 操作说明ATV312的前面板说明如下：ATV312操作面板主要操作规则：旋转导航键对菜单进行浏览，不会对选定项进行存储；存储选定项，按导航（ENT）键，当存储数值时，显示器会闪烁。正常显示状态：无故障出现和无起动时，正常显示有如下几种：频率：SUP菜单中所选的参数的显示(缺省选项：加到电机上的输出频率)。在电流限制模式下，显示器会闪烁。init:初始化顺序rdY:变频器就绪dcb:直流注入制动正在进行nSt:自由停车FSt:快速停车tUn:正在进行自动整定故障显示状态：显示器闪烁指示出现的故障，如果接中文面板，将会显示故障码，请参阅ATV312编程手册中故障处理一节。任何初始显示状态下，均可以先按Mode键进入rEF菜单，然后旋转导航键找到需要设置菜单。4.2 主要参数设置ATV312的主菜单如下，所有的参数均在主菜单的子目录里面进行设置。4.2.1 恢复出厂设置ATV312上电后，如果用户对液晶显示未知，或者变频器设置未知，可以先恢复出厂设置。如果变频器已经设置过，且不需要恢复出厂设置，请跳过本小节，从4.2.2 电机参数开始进行参数的设置和检查。参数路径参数说明值功能描述drC-Fcs返回工厂设置InINo:功能未被激活；InI:恢复工厂设置，此功能被执行后，Fcs又自动回复到nO状态。恢复出厂设置操作如下：恢复出厂设置的电机，上电后显示ready，按照先后顺序，分别做如下设置。4.2.2 电机参数电机参数设定步骤如下：参数路径参数说明值功能描述drC-Frs电机额定频率50根据电机的铭牌设置，范围10-500HZdrC-nCr电机额定电流1.2根据电机的铭牌设置，范围0.25-1.5倍变频器额定电流drC-nSP电机额定速度1400根据电机的铭牌设置，范围0-32760RPM电机额定频率设定如下；本例中电机的额定频率为50，与出厂设置相同，所以采用出厂设置即可；读者根据实际情况按照电机铭牌上的额定频率进行设定。电机额定电流设置电机额定转速设置4.2.3 控制方式如果采用端子启停，Modbus通讯控制速度，ATV312设定步骤如下：参数路径参数说明值功能描述CTL-LAC*功能访问等级L3访问高级功能与混合控制模式的管理CTL-FR1*配置给定1ndb通过modbus总线给定CTL-CHCF*混合控制模式SEP如果LAC=L3可访问此参数：SIN组合，控制和频率给定由同一种方式设定；SEP分离，控制和频率给定由不同的方式设定CTL-Cd1*配置通道给定1tErCd1菜单只有在LAC=L3&CHCF=SEP时才有效；tEr-端子控制；LOC-键盘控制；LCC-远程终端控制；Ndb-modbus总线控制；can总线控制。IO-tCC*控制类型2C2C输入控制运行或停车的打开、闭合状态；3C脉冲控制，正向或反向脉冲控制起动，停车脉冲控制停车。Flt-OPL电机缺相故障No带小电机试验时，禁止因为输出电流过小出现的电机缺相故障；一般在变频器最小输出电流大于电机额定电流时需要禁止电机缺相故障。IO-rrS逻辑输入反转LI2No未分配；LI2/3/4/5/6逻辑输入LI2/3/4/5/6。FLt-rSF当前故障复位LI3当前故障复位分配给端子。在任何应用状态下*为必设项。功能访问等级设置配置给定1混合控制模式设置如下：本例中控制启停和频率给定分别由端子和modbus通讯设定，所以控制模式设为SEP/分离。配置通道给定1设置如下：设置为tEr/端子控制；tEr为出厂设置。禁止电机缺相故障设置如下：当变频器最小输出电流大于电机额定电流时需要禁止电机缺相故障。此处是否禁止，视用户测试的状况而定。逻辑输入反转设置如下：设置逻辑输入LI2为变频器反转，出厂设置为LI2。用户根据需要可设置逻辑输入反转为LI2/LI3/LI4/LI5/LI6。4.2.4 通讯参数此设置和PLC中的Modbus参数设置保持一致，步骤如下：参数路径参数说明值功能描述CON-ADD从站地址2.范围1247CON-tbr通讯速率192004.8-4800bps;9.6-9600bps;19.2-19200CON-tfo通讯格式8n18O1:8个数据位,奇校验,1个停止位8E1:8个数据位,偶校验,1个停止位8n1:8个数据位,无校验,1个停止位8n2:8个数据位,无校验,2个停止位从站地址设置通讯速率设置通讯格式设置注意设置完毕后，关闭ATV312电源再重新上电，参数才生效！ 5. PLC编程5.1 Modbus协议简介Modbus协议是Modicon公司于1978年开发的一个用于PLC和编程器之间通讯的协议，1980年起，为众多制造商所采用而完全开放，成为“事实上的工业标准”。它实现控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间的通信，支持传统的RS一232422 485设备和最新发展出来的以太网设备。该协议定义了一个控制器能识别的消息结构，描述了控制器如何请求访问其它设备， 如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它是一种应用层报文传输协议，与底层的物理接口及电气规范无关， 这是其目前生命力仍很强的原因。Modbus 协议是一个分级结构 (主从式) 异步串行通讯协议，为客户机/服务器方式，可使主站对一个或多个从站进行访问，主站和从站之间允许多点连接。 n 主站和从站可以有两种对话方式：查询方式：主站对一个从站进行对话并等待其回应广播方式：主站对所有从站进行对话 (不等待回应)n Modbus 的协议中有两种传输方式：RTU 方式格式：地址命令数据CRC 校检ASCII 方式格式：头码地址命令数据LRC 校检尾码说明：RTU (Remote Terminal Unit，远程终端单元) CRC (Cyclical Redundancy Check，循环冗余校验)LRC (Longitudinal Redundancy Check，纵向冗余校验)5.2 交换数据表Twido作为主站进行Modbus通信时，必须编程通信程序，而程序的编写是通过填写字表的方式进行的，以下就Modbus字表进行详细阐述。另外，Twido作为Modbus从站时，是不需要编程的，只需要配置通信参数即可。读N个字MW(功能码03)表索引高字节低字节控制表001(发送/接收)06(发送长度)*103(接收偏移)00(发送偏移)发送表2从站地址(1247)03(请求码)3读取的第一个字的地址4读取的字数N接收表5从站地址(1247)03(请求码)600(接收偏移值)2N 所读的值占用的字节数7读取的第一个字8读取的第二个字N6读取的第N个字*在应答后，长度会变为接收到的字节长度写N个字MW(功能码16)表索引高字节低字节控制表001(发送/接收)8(2N)发送长度100(接收偏移)07(发送偏移)发送表2从站地址(1247)16(请求码16进制10)3所写第一个字地址4所写字的个数N500(发送偏移值)2N所写字节数6所写的第一个字7所写的第二个字N5所写第N个字接收表N6从站地址(1247)16(请求码)N7所写第一个字地址N8所写的字数有多条EXCH指令时，要使用分时控制5.3 ATV312参数说明5.3.1 读写变量读出变量地址代码说明3203FRH给定频率3202RFR电机输出频率3207ULN线电压7121LFT上一次故障3201ETADRIVECOM状态字写入变量 地址代码说明8501CMDDRIVECOM命令字8502LFR在线给定频率8504CMI内部控制寄存器11920RPIPI调节器内部设定点9623UFRIR补偿5.3.2 状态字状态字ETAD(W8603)或CMD(W3201)Bit0准备接通Bit1接通Bit2操作被允许Bit3故障Bit4电压无效Bit5快速制动Bit6接通被禁止Bit7报警Bit80Bit9线性控制Bit10达到给定值Bit11超过给定值Bit120Bit130Bit14按STOP键停止Bit15旋转方向5.3.3 控制字控制字ETAD(W8603)或CMD(W3201)Bit0接通Bit1电压无效Bit2快速制动Bit3允许操作Bit40Bit50Bit60Bit7故障复位Bit80Bit90Bit100Bit11正传/反转Bit12斜坡制动Bit13注入制动Bit14快速制动Bit1505.3.4 特殊DRIVECOM参数特殊”DRIVECOM”参数地址代码说明8606ERRD故障代码(写保护)8601CMDD命令字8603ETAD状态字(写保护)8602LFRD给定转速8605FRHD带符号输出转速(写保护)8604RFRD无符号输出转速(写保护)5.4 DRIVECOM流程上电是故障？ETA=16#*8ATV故障功能失常否CMD=16#0080故障消失，复位ETA=16#*40ATV锁定接通禁止CMD=16#0000禁止电压或CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0006停车电机停车修改配置参数或或或电机停车修改配置参数CMD=16#0000禁止电压终端上STOP键CMD=16#0002快速停车或或终端上STOP键电机停车修改配置参数nStETA=16#*21ATV等待禁止电压rdY,dCbETA=16#*07紧急停车快速停车激活CMD=16#0007接通CMD=16#0006停车CMD=16#0006停车nStETA=16#*23ATV就绪接通CMD=16#*F激活运行CMD=16#*F激活运行CMD=16#0007禁止运行rUn,rdYETA=16#*27ATV运行运行激活CMD=16#000B快速停车ATV312的DRIVERCOM流程5.5 TwidoSoft软件的配置步骤动作&示例1新建一个工程2选择Twido PLC的CPU，本实验采用了TWDLMDA20DRT3选择一个RS485的扩展端口用于与ATV312进行通讯4选择TWDNOZ485T,8针miniDIN连接头的扩展模块步骤动作&示例5配置两个端口配置Port1为编程端口，设置如下：配置Port2为通讯端口，配置如下，且与变频器端的设置一致Port1 编程端口Port2 通讯端口5.6 Twido软件编程语句介绍一个Twido控制器配置后可与Modbus从设备通信，或以字符模式（ASCII）发送和/或接收消息。TwidoSoft为这些通信提供了下列功能： EXCH指令用于发送/接收消息 交换控制功能模块（MSG）用于控制数据交换Twido控制器在处理EXCH指令时使用制定端口的配置协议。每个通信端口可被分配一个不同的协议。通过添加端口号到EXCH或%MSG功能（EXCH1,EXCH2,%MSG1,%MSG2）可以访问通信端口。5.6.1 EXCHx指令发送/接收报文；其中x为通讯端口号(1或2)EXCHx %MWi:L （i + L =255）这里：x串行口号（1或2）；x以太网端口（3;:L字表总字数（最大121）。内部字表Mwi:L的值为i+L=255。5.6.2 %MSGx功能块控制数据交换这里的x表示控制器端口：“x1或2” x1或2，分别表示控制器串口1或2； x3，表示控制器的以太网端口（仅适用于TWDLCAE40DRF控制器）。MSGx功能模块管理数据交换且具有三个功能： 通信错误校验：错误校验核实EXCH指令编程的模块长度（字表）足够包含将被发送的消息长度（与字表中的第一个字的低位字节的编程长度比较）。 多消息协调为了确保多消息发送时的协调性，MSGx功能模块提供决定前一条消息何时完成所必需的消息。 优先消息发送MSGx功能模块允许当前消息的发送被停止，以保证紧急消息的立即发送。参数标识值输入（或指令）复位R置为1时，通信重新初始化；MSGx.E=0和MSGx.D=1。通信完成输出%MSGx.D状态1表示通信在下列情况完成； 发送结束（如果是发送） 接收结束（收到结束字符） 错误 模块重启状态0表示请求在处理过程中。故障（出错）输出%MSGx.E状态1表示通信在下列情况完成： 命令错误 表配置错误 收到不争取的字符（速率，奇偶，等等） 接收表满（未更新）状态0表示消息长度和连接都正确5.7 程序的分步讲解5.7.1 一台PLC与一台变频器通讯5.7.2 一台PLC与多台变频器通讯6. 实验调试对于使用多台变频器的系统，为保证系统通讯稳定，建议客户使用施耐德的标准modbus扩展设备注意本实验中变频器带小电机驱动风扇进行测试，因此负载使用安全。在实际应用过程中，在PLC进行通讯测试之前，请用户确保：1 如果带有电机负载和机械负载，确保电机的启动和运行不会对实际生产造成影响；否则请降低测试频率或断开负载。2 如果没有电机负载或负载较小，确保电机缺相故障已经被禁止。电机缺相故障禁止的设置请参照4.2.3 控制方式中的说明。注意6.1 计算机和PLC连接连接图如下：3121TSXPCX1031-C电缆的圆头与Twido PLC的圆口连接2TSXPCX1031-C转换器拨号到23 TSXPCX1031-C的9针端与计算机的串口连接6.2 交换数据表对照注意：该例使用DRIVECOM流程，假如把ATV312设为分离控制方式，也就是通信给定频率，端子控制起停的话，可以不使用DRIVECOM流程。交换数据表读变量值(高位字节)值(低位字节)说明MW00106发送接收：01；发送长度：06(字节)MW10300接收偏移：03；发送偏移：00MW20103从站返回值从站地址：02；命令代码：03(读变量)MW30c81起始变量：160c81(W3201)MW40001数据长度：1 字MW50103从站地址：02；命令代码：03MW60002接收偏移值：00；接收到的字节数：2MW70000读到的寄存器值写变量值(高位字节)值(低位字节)说明MW50010C发送接收：01；发送长度：12(字节)MW510007接收偏移：00；发送偏移：07MW520110从站地址：02；命令代码：16(写变量)MW532135起始变量：162135(W8501)MW540002数据长度：2字MW550004从站返回值发送偏移值：00；写的字节数：04MW560000写入变量值1：W8501MW570000写入变量值2：W8502MW580110从站地址：01；命令代码：16(写变量)MW592135起始变量：162135(W8501)MW600002数据长度：2字6.3 动态变量表的读和写6.4 ATV312常见通讯故障出现通讯故障或者变频器故障时，变频器会自动停止输出。在此例中，常见故障是SLF(serial link fault)通讯故障，通讯故障之后10秒1变频器会自动停止输出，并在液晶显示器上显示SLF。几种常见的故障原因解决方案如下：故障起因故障现象解决方案恢复运行变频器显示变频器输出硬件线路故障SLF约10秒1后停止输出检查并恢复硬件线路通讯自动恢复，显示故障，需要复位PLC断电SLF约10秒后停止输出PLC重新热启动通讯自动恢复，显示故障，需要复位PLC热启动SLF如10秒内不能启动，则停止输出通讯自动恢复，显示故障，需要复位PLC冷启动nSt立即停止输出，变