M340与ATV31的Modbus串行通信(Modbus通信(精).doc

M340与ATV31Modbus串行通信向导 Modbus通信给定速度、数字量输出控制启停本向导分为两部分:1.快速操作指南-Know How, 满足了客户“快速解决调试问题”的需求。发送快-大小在2M左右,能方便快速地通过电子邮件发给客户使用调试快-提供了反复调试过的完整准确的PLC通信程序,客户可直接下载接线快-含有实物照片的通信接线图使客户非常容易理解和模仿,并且快速完成接线设置快-图形化的变频器参数设置指导使客户可直接上手设置参数,不用查找手册2.完全通信指导-Know Why, 满足了客户“系统学习通信知识”的需求。知识全-不仅给出了详细的调试步骤和详细解释,还使客户在完成通信的同时系统学习相关的产品和通信知识考虑全-对客户调试可能遇到的各种突发情况给出了相关提示和解决方法理解易-提供了程序指令和结构的详细注释,使客户能容易的理解和学习提供的标准程序并能在原有程序上进行扩展第二部分完全通信指导 重要信息注意:在尝试安装、操作或调试设备之前,请仔细阅读下述说明并通过查看来熟悉设备。下述特别信息可能会在文本其他地方或设备上出现,提示用户潜在的危险和注意事项,或提供阐明或简化某一过程的信息。 遵守使用说明,可能导致调试失败、人身伤害甚至设备损坏。 此符号的注意事项,以避免不必要的调试错误。 目录1.实验简介 (42.硬软件环境 (43. ATV31变频器设置 (53.1 操作说明 (53.2 参数设置 (63.2.1 控制方式 (73.2.2 通信参数 (104. 硬件连接 (114.1 M340与ATV31的Modbus连接 (114.2 M340数字量输出模块与ATV31逻辑输入端子的连接 (125. PLC编程 (135.1硬件组态 (135.1.1 组态CPU (135.1.2 组态数字量输出模块 (145.1.3 组态Modbus Master (155.2 ATV31 Modbus变量说明 (165.2.1 ATV31 Modbus内部字 (165.2.2 ATV31 DRIVERCOM流程 (175.3 通信功能块 (185.3.1 连续读功能块READ_VAR (195.3.2 连续写功能块WRITE_VAR (205.4 编程 (215.4.1 时间令牌设置 (215.4.2 读写从站寄存器 (225.4.3 DRIVERCOM流程 (236. 实验调试 (246.1 计算机与PLC的连接 (246.2 软件调试 (256.3 ATV31常见通信故障 (267. 带多台变频器 (277.1 硬件连接 (277.1.1 分配器模块和RJ45连接器 (277.1.2 接线盒方式 (277.2 软件扩展 (288. 附件 (308.1 M340示例程序 (308.2 ATV31的Modbus用户手册 (308.3 ATV31编程手册 (30 1.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M340 PLC与ATV31变频器为例,简要介绍PLC与变频器之间Modbus串行通信的过程,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ATV31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M340通过Modbus通信远程控制,AO给定频率的应用,关于Modbus通信控制和端子控制混合使用的情况,以及其他施耐德PLC,如Premium,TWIDO,Quantum与ATV31的Modbus 串行通信,将在本书的其他文章中介绍。2.硬软件环境 主要软件:Unity Pro V3.1。Unity Pro是施耐德电气支持Quantum,Premium,M340的通用编程,调试和运行的软件包。3. ATV31变频器设置3.1 操作说明ATV31的前面板说明如下: ATV31操作面板 主要操作规则: 秒可快速滚动浏览菜单; 存储选定项,长按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,故障的具体内容以及操作,请参照8.3ATV31编程手册的故障-原因-解决方案章节。任何初始显示状态下,均可以按ENT 键进入设置菜单。ENT ENT3.2 参数设置ATV31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。 3.2.1 控制方式 功能访问等级设置如下: 配置给定1设置如下: 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通信设定,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。 控制类型设为两线制2C:LI1闭合正向运行,断开停车。LIx闭合反向运行,断开停车。 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。 故障复位设置如下:逻辑输入故障复位设置为LI3。用户根据需要可设置逻辑输入反转为LI2/LI3/LI4/LI5/LI6。 3.2.2 通信参数 通信速率设置如下: 通信格式设置如下;本例中将通信格式设置为8位数据位,偶校验,1位停止位,即8E1,与出厂设置相同;用户需根据实际需要进行设置。 4. 硬件连接4.1 M340与ATV31的Modbus 连接只需要一根标准的RJ45双绞线作为通信电缆即可,一端插入ATV31的Modbus 通信端口,另一端插入M340 CPU 上的串口,连接如下: RJ45双绞线; 串口定义;21 4.2 M340数字量输出模块与ATV31逻辑输入端子的连接本例采用的M340 数字量输出模块为DDM16022的数字量输出DO 信号对变频器进行启停控制,之前3.2.1 控制方式中已经对ATV31变频器做了编程,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。 故障复位-LI3;闭合后再断开故障复位。ATV31的控制端子设置,以及与DDM16022的接线如下: 本文中的数字量输出模块DDM16022需要外供24VDC 电源,鉴于变频器的24VDC 电源功率限制,所以采用外接24VDC 电源。此时逻辑输入配置开关必须拨到CLI/悬空(中间位置。由于变频器的24VDC 电源功率较小,强烈建议用户不要使用变频器的24V 直流电源为PLC 的模块供电。 5. PLC编程本例中的PLC组态和编程全部采用Unity Pro 3.1完成。Unity Pro是施耐德电气支持Quantum,Premium,M340的通用编程、调试和运行的软件包,PLC编程主要包括硬件组态和软件编程两个部分。5.1硬件组态5.1.1 组态CPU双击打开硬件组态5.1.2 组态数字量输出模块 5.1.3 组态Modbus Master双击打开通信速率PLC做主站数据类型停止位校验位Modbus功能设置完毕后点击确认按钮5.2 ATV31 Modbus变量说明在M340 PLC中编写程序,将变频器的内部变量用功能块Read_var/Write_var映射到本地寄存器,通过对本地寄存器进行读写,来完成对变频器的监控。5.2.1 ATV31 Modbus内部字 对ATV31变频器实现Modbus通信控制的状态字和控制字说明如下: 5.2.2 ATV31 DRIVERCOM流程变频器的内部操作遵循DRIVERCOM流程,见下图: 5.3 通信功能块在M340中用梯形图指令READ_VAR/WRITE_VAR对变频器的Modbus寄存器进行读写。Language Extended页面中的Directly represented array variables和Allow dynamic arrays将Directly represented array variables和Allow dynamic arrays打勾5.3.1 连续读功能块READ_VAR输入助手读取数据接收区通信报告区5.3.2 连续写功能块WRITE_VAR 对Read_var/Write_var功能块的详细说明,参见8.4 Unity Pro的通信块库中的read_var/write_var章节。5.4 编程程序分为四个主要部分时间令牌设置:为了实现系统的可扩展性,容许带多个变频器,而在PLC的每个扫描周期最多只能有8个通信模块(READ_VAR/WRITE_VAR同时处于通信激活状态,那么要控制多个变频器时,需要对变频器进行分时控制,这里设置时间令牌就是为了让多个变频器轮流通信。读写从站寄存器:使用READ_VAR/WRITE_VAR对变频器寄存器进行读写,且只有当此变频器拿到令牌时才能开始通信。变频器状态:ATV31的内部状态字指示变频器所处的状态。5.4.1 时间令牌设置为了实现系统的可扩展性,可对每个Modbus从站设置一个时间令牌,时间令牌在几个扫描周期内时轮流传递的,每个通信块只有在拿到时间令牌的时候才会和从站进行通信。变量定义在Unity Pro的Elementary Variables菜单中,如下图位置: 名称类型地址值注释Token_N INT %MW1 10 变频器令牌总数Q_Reset EBOOL %M15 输出自动复位C_Token INT %MW2 当前令牌值 5.4.2 读写从站寄存器对变频器的内部寄存器的读写来控制ATV31变频器,读写相互锁定不能同时进行。 5.4.3 DRIVERCOM流程ATV31的内部状态转换都遵循DRIVERCOM流程,本例中DRIVERCOM流程结束后变频器会自动进入就绪(ready状态。变量说明:名称类型地址值注释Fault EBOOL %M1 变频器故障Rst_fault EBOOL %M2 变频器故障复位Standby EBOOL %M3Run_dir EBOOL %M4 正转Run_rev EBOOL %M5 反转Halt EBOOL %M6Ready EBOOL %M7 变频器就绪Nor_stop EBOOL %M8 自由停车Running EBOOL %M9 运行 6. 实验调试 6.1 计算机与PLC的连接本例使用M340较常用的USB连接方式,一根USB电缆(一般家用的USB电缆即可实现快速连接,USB电缆的一头插入M340 CPU的USB端口,另一端插入计算机的USB端口,连接完毕后M340 6.2 软件调试Unity Pro连机后,下载程序,运行M340,打开在线监控表:如下:当Fault=1时,用Rst_Fault复位;当ready或Standby=1时,设置Run_dir=1,Freq_set为当前状态操作后续状态Unity监控表ATV31 Unity监控表ATV31 Ready=1/就绪nSt/自由停车Run_dir=1/正转Running=1/运行当前输出频率Run_rev=1/反转Running=1/运行运行状态,显示当前输出频率Nor_stop=/自由停车Ready=1/就绪nSt/自由停车Freq_set=100/给定频率Freq_out=(-10010.0/输出频率Halt=1/暂停Standby=1 rdy/就绪Standby=1/暂停rdy/就绪Run_dir=1/正转Running=1/运行当前输出频率Run_rev=1/反转Fault=1/故障Rst_fault=on_plus/故障复位Ready=1/就绪nSt/自由停车在出厂设置默认分辨率时,Freq_set为实际输出频率的100倍。当变频器反转时,输出频率显示为负数。ATV31内部详细操作流程,请参照5.2.2 ATV31 DRIVERCOM流程。本例的详细程序请参见8.1 M340程序。本例中变频器采用是无电机测试,调试时给定变频器频率10HZ,运行安全。因此,强烈推荐用户在进行在线通信调试时1,如果用户变频器采用无电机进行调试,可按照本例中的输入频率进行设定;2,如果用户变频器带有负载进行调试,请务必确保变频器的给定频率在负载和环境的安全应用范围之内,不会对人身和设备造成安全影响。警告12126.3 ATV31常见通信故障 出现通信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通信故障,通信故障之后10秒变频器会自动停止输出,并在液晶显示器上显示10秒为ATV31变频器Modbus 超时的出厂设定值,即在10秒之内如果没有检测到Modbus 请求或接收信号,会报SLF 故障。此时间默认为出厂设定值10秒,见8.3ATV31编程手册的菜单COM-ttO 。故障排除且复位后,变频器状态回到ready ,变频器液晶显示rdy(就绪或nSt(自由停车后,变频器才能启动。其他更多ATV31变频器的故障-原因-解决方案,请参照8.3ATV31编程手册的故障-原因-解决方案章节。117. 带多台变频器本例只是对单个变频器进行控制,对于多个变频器连接的情况,需要对硬件和软件进行扩展。7.1 硬件连接施耐德提供专门的连接器来进行扩展,主要有两种扩展的方式。 7.1.1 分配器模块和RJ45连接器使用施耐德的标准扩展设备,通过分配器模块和RJ45连接器方式进行扩展。 1,Modbus 主站,PLC 或者PC 2,Modbus 电缆3,Modbus 分支模块LU9 GC34,Modbus 分支电缆VW3 A8 306R* 5,线路终端器VW3 A8 306RC6,Modbus 三通盒VW3 A8 306 TF*(带电缆 7,Modbus 电缆TSX CSA*00(至另一个分支模块7.1.2 接线盒方式使用施耐德的标准扩展设备,通过转接线盒进行扩展。 1,Modbus 主站 2,Modbus 电缆3,Modbus 电缆TSX CAS*00 4,Modbus 三通盒TSX SCA505,用户分接插口TSX SCA62 6,Modbus 分支电缆7,Modbus 分支电缆VW3 A8 306 D30TSX SCA50和TSX SCA62中均带一个RC 线路终端器VW3 A8 306RC111不论采用哪种扩展方式,当带的从站比较多时,Modbus线路两端须接线路终端器,如7.1.1扩展方式中的标号5,7.1.2扩展方式中的标号4和5的设备中包含线路终端器VW3 A8 306RC。采用标准的Modbus连接时,使用线路终端器VW3 A8 306RC;采用Modbus jbus连接时,使用VW3 A8 306R线路