M340与ATV31的Modbus串行通信(Modbus通信控制启停,Modbus通信给定速度)完全通信指导

1、M340 与 ATV31Modbus 串行通信向导< 一 > Modbus 通信控制启停、Modbus 通信给定速度本向导分为两部分：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

2、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M340 Modbus Serial Communication with ATV31Edition:2008-7重要信息安全信息注意：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。这是“警告

3、”的符号。警示用户潜在的危险和必须要遵守的规则，如果不遵守使用说明，可能导致调试失败、人身伤害甚至设备损坏。这是提醒“注意”的符号。提醒用户需要注意的操作说明。请遵守所有带此符号的注意事项，以避免不必要的调试错误。警告“警告”表示可能存在危险，如果不遵守，可能导致严重的人身伤害甚至死亡，或设备损坏。注意目录1. 实验简介 52. 硬软件环境 53. ATV31 变频器设置 73.1 操作说明 73.2 参数设置 83.2.1 控制方式 93.2.2 通信参数 1 04. 硬件连接 1 35. PLC编程 1 45.1 硬件组态 1 45.1.1 组态CPU 1 45.1.2 组态Modbus

4、Master 1 65.2 ATV31 Modbus 变量说明 1 75.2.1 ATV31 Modbus 内部字 1 75.2.2 ATV31 DRIVERCOM 流程 1 85.3 通信功能块 1 95.3.1 连续读功能块READ_VAR 2 15.3.2 连续写功能块WRITE_VAR 235.4 编程 245.4.1 时间令牌设置 245.4.2 读写从站寄存器 255.4.3 DRIVERCOM 流程 266. 实验调试 286.1 计算机与PLC 的连接 286.2 软件调试 296.3 ATV31常见通信故障 3 17. 带多台变频器 327.1 硬件连接 327.1.1 分配

5、器模块和RJ45 连接器 337.1.2 接线盒方式 337.2 软件扩展 358. 附件 3 78.1 M340示例程序 3 78.2 ATV31的 Modbus 用户手册 3 78.3 ATV31编程手册 3 7在实际进行通信调试之前，为保证调试安全：1 强烈建议用户不带电机进行通信调试。在此情况下，必须禁止变频器的电机缺相故障OPL，详细设置请参照3.2.1 控制方式的 禁止变频器OPL的说明。2 如果用户的变频器必须要带电机进行通信调试，强烈建议断开电机负载，以警告避免负载的起动对人身和设备造成危害。3 如果用户的变频器和电机必须带负载进行通信调试，请务必确保电机和负载的启动和运行不会

6、对人身、设备造成危害，以及对生产造成影响。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 通信远程控制变频器，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Mod

7、bus 串行通信，将在本书的其他文章中介绍。2 硬软件环境主要硬件如下：类型型号数量参考图片PLCM340 P3410001变频器ATV311通讯电缆RJ45 屏蔽双绞线1Unity Pro V3.1。 Unity Pro 是施耐德电气支持Quantum ， Premium ， M340 的通用编程，调试3. ATV31 变频器设置3.1 操作说明ATV31 的前面板说明如下：主要操作规则：按上下键一直按住上下键存储选定项，长按ATV31 操作面板对菜单进行浏览，不会对选定项进行存储；ENT 键正常显示状态：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

8、：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，请参照障原因解决方案章节。8.3 ATV31 编程手册的 故任何初始显示状态下，均可以按ENT 键 进入设置菜单。3.2 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。在 M340 与 ATV31 进行 Modbus 通信控制之前，首先要保证ATV31 能单独带电机运行。所以在进行通讯设置之前，如果变频器

9、已经带了电机，必须对ATV31 变频器机型电机参数的设置。3.2.1 控制方式如果采用Modbus 通信控制启停及速度给定，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 *控制模式设置SIN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。在任

10、何应用状态下* 为必设项。功能访问等级设置如下：配置给定1 设定如下:控制模式设置如下：本例中控制和频率给定全部由通信给定，将控制模式设置为SIN 组合模式，与出厂设置相同；用户需根据实际情况进行模式选择。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。此设置和PLC 中的 TSXSCP114 卡的设置保持一致，步骤如下：参数路径参数说明值功能描述CON-ADD从站地址3.范围1 247CON-tbr通信速率96004.8-4800bps;9.6-9600bps;19.2-19200CON-tfo通信格式8E18O1:8 个数据位,奇校验,1 个停止位8E

11、1:8 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如下：通信速率设置如下：1 位停止位，即8E1 ，与出厂通信格式设置如下；本例中将通信格式设置为8 位数据位，偶校验， 设置相同；用户需根据实际需要进行设置。设置完毕后，关闭变频器电源再重新上电，参数设置才能生效注意4. 硬件连接只需要一根标准的M340 CPURJ45 双绞线作为通信电缆即可，一端插入ATV31 的 Modbus 通信端口，上的串口，连接如下：1 标准 RJ45 双绞线；2 M340 RS485 端口定义；5. PLC 编程本例中的PLC 组态和编程

12、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步骤动作& 示例1打开Unity Pro 3.1 ，并新建一个项目，选择M340 系列的 P341000在 Unity 窗口的 Project brower 中双击 Configuration ，打开硬件组态5.1.2 组态 Modbus Master步骤1动作 & 示例双击 CPU 上的串口，打开进行Modbus Master 组

13、态组态串口为Modbus 主站，设置和ATV31 变频器中的通信参数设置保持一致，如下表：参数值描述FunctionModbusLinkModbus 连接TypeMasterPLC 做主站Transmission speed9600bits/s通信速率DataRTU(8bits)数据传送方式Stop1bit停止位ParityEven偶校验设置完毕后点击确认按钮进行确认。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

14、 Modbus 内部字在此仅列出本例中使用的ATV31 内部寄存器以及对应功能,见下表：类型地址代码说明读出变量3201ETADRIVECOM 状态字3202RFR电机输出频率写入变量8501CMDDRIVECOM 命令字8502LFR在线给定频率对 ATV31 变频器实现Modbus 通信控制的状态字和控制字说明如下：位状态字ETA(W3201)控制字CMD(W8501)Bit0准备接通接通Bit1接通电压无效Bit2操作允许快速制动Bit3故障允许操作Bit4电压无效0Bit5快速制动0Bit6接通禁止0Bit7报警故障复位Bit800Bit9线性控制0Bit10达到给定值0Bit11超过

15、给定值正转 / 反转Bit120斜坡制动Bit130注入制动Bit14STOP 键停止快速制动Bit15旋转方向05.2.2 ATV31 DRIVERCOM流程变频器的内部操作遵循DRIVERCOM 流程，见下图：上电快速停车激活紧急停车ETA=16#*07 rdY,dCb 运行激活ATV运行ETA=16#*27快速停车rUn,rdY CMD=16#000B5.3 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。为方便编程，请先对Unity Pro 中的项目设置进行如下设置：将 Language Extended 页面中的Di

16、rectly represented array variables和 Allow dynamic arrays 打勾5.3.1 连续读功能块READ_VAR步骤动作 & 示例1新建一个梯形图程序梯形图，点击菜单栏中的FFB 输入助手，在 FFB TYPE 中输入 READ_VAR或者点击右边的浏览按钮在目录 Library Communication 中选择 READ_VAR 。Modbus slave 地址索引读取的数据类型读取的起始地址读取的数据数量读取数据接收区通信报告区按照如下说明对READ_VAR 进行定义参数名称类型输入示例注释ADR地址索引INT0.5ADDM( 0.0

17、.0.3 )目标节点地址索引OBJ读取的数据类型STRING%MW读取对象的数据类型NUM读取的起始地址DINT3201读取的连续数据的起始地址NB读取数据的数量INT10读取的连续数据的数量RECP读取数据接收区INTm.n%MW50:10本地的连续存储区GEST通信报告INT0.3%MW14:4记录通信信息的交换管理表输入完毕后分别在步骤3 2 1 中的点击OK 确认输入，并在梯形图中插入READ_VAR 块5.3.2 连续写功能块WRITE_VARWRITE_VAR 块，参数稍有不同，说明如下：参数名称类型输入示例注释ADRModbus slave地址索引INT0.5ADDM( 0.0.

18、0.3 )目标节点地址，可通过slave 索引地址输入助手进行输入，详见上节的步骤3OBJ写入的数据类型STRING%MW读取对象的数据类型NUM写入的起始地址DINT8501读取的连续数据的起始地址NB写入数据的数量INT4读取的连续数据的数量EMIS写入数据发送区INTm.n%MW50:2本地的连续存储区GEST通信报告INT0.3%MW20:4记录通信信息的交换管理表参数设置完毕后模块插入如下：Modbus slave 地址索引写入的数据类型写入的起始地址写入数据的数量写入数据发送区通信报告区对 Read_var/Write_var 功能块的详细说明，参见8.4 Unity Pro 的通

19、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。DRIVERCOM 流程： ATV31 的内部状态转换都遵循DRIVERCOM 流程。5.4.1 时间令牌设置为了实现系统的可

20、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：变量说明：名称类型地址值注释Token_NINT%MW110变频器令牌总数Q_ResetEBOOL%M15CTokenINT%MW2输出自动复位当前令牌值梯形图程序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。变量说明：名称类型地址值注释Read_varADRARRAY0.5 OF INTADDR( 0

21、.0.0.3 )Modbus 从站地址为3OBJSTRING %MW 读取的数据类型为字NUMDINT3201读取Modbus 从站的首地址NBINT2读取字的个数GESTARRAY0.3 OF INT%MW13:4读取通信报告区RECPARRAYm.n OF INT%MW17:2读取字在本地的存储区Write_va rADRARRAY0.5 OF INTADDR( 0.0.0.3 )Modbus 从站地址为3OBJSTRING %MW 写入的数据类型为字NUMDINT8501写入Modbus 从站的首地址NBINT2写入字的个数GESTARRAY0.3 OF INT%MW20:4写入通信报告

22、区梯形图程序EMISARRAYm.n OF INT%MW24:2写入字在本地的存储区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： 定义变频器的操作和状态变量：名称类型地址值注释FaultEBOOL%M1变频器故障Rst_faultEBOOL%M2变频器故障复位StandbyEBOOL%M3Run_dirEBOOL%M4正转Run_revEBOOL%M5反转HaltEBOOL%M6ReadyEBOOL%M7变频器就绪Nor_stopEBOOL%M8自由停车Ru

23、nningEBOOL%M9运行梯形图程序：6. 实验调试用户在上电调试之前，请务必确保PLC，变频器以及所带的电机的接地安全，以避免因接地问题而可能造成的人身伤害和设备损坏。警告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 电缆也可）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 上电。当计算机右下角会自动加载图标后，才能在Unity Pro 中进行软件连接，如下：步骤1动作 & 示例将 Unity Pro 的连接模式切换到标准模式：Standa

24、rd Mode 为标准模式；Simulation Mode 为仿真模式。2设置 PLC 连接方式为USB， Media 输入 SYS。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=1 时，设置Run_dir=1 ， Freq_set 为 100 ，变频器就可以以10HZ 的速率运行。按照当前状态操作后续状态的顺序，对变频器操作如下：当前状态操作后续状态Unity 监控表ATV31Unity 监控表ATV31Ready=1/ 就绪nSt/ 自由停车1Run_dir on_plus/正转

25、Run_rev on_plus/ 反转Running 1/ 运行当前输出频率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 On_plus 表示为一上升沿脉冲，此例中每一个命令均为一上升沿脉冲，即置为1 后，再置回 0 ，否则下一个命令无效。当变频器在默认设置正常分辨率时，在PLC 中给定的频率是实际变频器输出频率的10 倍。 /给定频率Freq_out (-)100 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 。

26、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；警告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。10.0/ 输出频率Halt 1/暂停Standby 1rdy/ 就绪Standby 1/ 暂 停rdy/ 就绪Run_dir on_plus/ 正转Run_rev on_plus/ 反转Running 1/ 运行当前输出频率Fault=1/

27、 故障Rst_fault on_plus/ 故障复位Ready=1/ 就绪nSt/ 自由停车6.3 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（seriallink fault） 通信故障，通信故障之后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，Frq_set 保持检查并恢复硬件线路通信自动恢复，Fault 1 ，复位Rst_fault=1PLC 断电约 10 秒后停止输出，Frq_set

28、 保持PLC 重新热启动通信自动恢复，Fault 1 ，复位Rst_fault=1PLC 热启动如 10 秒内不能启动，则停止输出，Frq_set保持通信自动恢复，Fault 1 ，复位Rst_fault=1CPU 停止运行约 10 秒后停止输出，Frq_set 保持PLC 启动通信自动恢复，Fault 1 ，复位Rst_fault=1PLC 冷启动nSt立即停止输出，变频器复位，Frq_set 清零PLC 冷启动通信自动恢复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

29、，见 8.3 ATV31 编程手册的菜单 COM-ttO 。故障排除且复位后，变频器状态重新回到waiting 或 ready ，变频器液晶显示rdy（ready/ 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8.3 ATV31 编程手册的 故障原因解决方案章节。7. 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RJ45 连接器方式进行扩展。使用施耐德的标准扩展设备，通过分

30、配器模块和1，2，3，4，5 ，线路终端器6，7，Modbus 主站， PLC 或者 PCModbus 电缆Modbus 分支模块LU9 GC3Modbus 分支电缆VW3 A8 306R*VW3 A8 306RCModbus 三通盒 VW3 A8 306 TF*（ 带电缆 ）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 ， ModbusTSX CAS*006，1Modbus分支电缆VW3 A8 306R*4，5 ，用户分接插口Modbus三通盒 TSX SCTSX SCA627 ， Modbus 分支电缆VW3