利用MODBUS实现西门子PLC与ABB变频器的通信控制

1、 利用MODBUS实现西门子PLC与ABB变频器的通信控制变频器广泛应用于各行各业,但因其显示面板简单,且在对数据的处理、计算、保存等方面存在弱点,在一定程度上影响了变频器在复杂控制系统中的应用。尤其在许多台变频统一控制应用中,控制线缆的敷设也加大了成本和故障率;不过,通信技术与变频器相结合可以弥补这些缺点,可以利用PLC与变频器之间的通信功能实现远程控制,同时增强了变频器对数据处理、故障报警等方面的功能。在自动化控制领域,随着分布式控制系统的发展,在工业上的分布式控制系统中,采用串行通信来达到远程信息交换的目的更简便。发展起来的RS485是平衡传送的电气标准,在电气指标上有了大幅度的提高。由

2、于其性能优异,结构简单,组网容易,组网成本低廉,RS485总线标准得到了越来越广泛的应用,同时,在RS485总线中采用的 MODBUS协议是公开的通信协议,而且被很多的工控产品生产厂家支持,该协议已广泛应用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中。本文以西门子PLC同ABB变频器的通信为例来阐述采用MODB US协议实现此方式通信控制的方法。系统配界方案及通信协议1、系统配置方案在此系统方案中,我们考虑系统的应用成本和实用性,PLC采用西门子公司的SIMATIC S7-226系列,S7-200系列属于小型可编程序控制器,可用于代替继电器的简单控制场合,也可以用于复杂的自动化控制系统。S7

3、-226系列PLC的CPU内部集成了2个通信口,该通信口为标准的RS485口,可在三种方式下工作,即PPI方式、MPI方式相自由通信口方式。PPI(Point-to-Point是西门子专为57-200系列开发的一个通信协议,为主/从协议,我们可以将第一个口设为PPI方式,用于连接PC机,用来作人机信息交换,而第二个口设为自由通信口方式,自由口通信方式是S7-200的一个很有特色的功能。它是一种通信协议完全开放的工作方式,在该方式下的通信口的协议由外设决定,PLC通过程序来适应外设,从而使得S7-200系列PLC可以与任何具有通信能力的并且协议公开的设备相通信,即S7-200可以由用户自己定义通

4、信协议。采用ABB的ACS800系列变频器时,需配置NNMBA-01适配模块。相关系统构成框图如附图所示。在该系统中,PLC的Port2和变频器构成MODBUS总线,通过S7-226PLC控制多台变频器完成系统控制需要,实现对变频器的速度设定、运行状态监控及参数交换等。 2、网络协议在本系统中,S7-226系列PLC作为主站,变频器作为从站时,主站向变频器传送运行指令,同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。变频器与NMBA-O1通信适配器模块相连,接入MODBUS网中作为从站,接受从主站SIMATIC S7-226来的控制。NMBA-O1通信适配器模块将从MODBUS网中接收到的过

5、程数据存入双向RAM中的每一个字都被编址,在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序,向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。变频器现场总线控制系统若从软件角度看,其核心内容是现场总线的通信协议。MODBUS通信协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层。MODBUS通信协议,是一种串行的、非同步的主从通信协议,网络中只有一个设备能够建立协议,其他的设备只能通过提供数据响应主机的查询,或根据查询做出相应的动作。MODBUS协议定义了主机查询的格式,其包括:主从机的编址方法(或广播,要求动作的功能代码,传输数据和错误校验等,或不能完成主机要求的动作,它将组织一个故障作为响应。

6、MODBUS协议不需要特别的接口,典型的物理接口是RS485。在MODBUS通信网络中,一般提供中ASCII和RTU两种通信模式。本控制系统中,S720OPLC通过自由口编程支持MODBUS协议,可以灵活运用ASCII和RTU两种通信模式,ABB变频器支持MODBUS中的RTU通信模式。3、系统实现在本控制较难做的是对S720OPLC自由口的编程,通过编制MODBUS协议来实现通信和对变频器的控制,自由口的编程尤以CRC校验程序最为关键,所以仅在此文中将通信程序中的CRC校验程序列出,供读者参考,其余不在赘述;而在ABB变频器上,只需对几项参数进行相关的设置就可以了。(lMODBUS通信格式MODBUS协议定义了两种传输模式,即RTU和ASCII。发送同样的数据时,RTU模式的效率大约为ASCII模式的两倍。一般来说,数据量少而且主要是文本时采用ASCII;通信数据量大而且是