【通訊】MODBUS協議實現PLC與變頻器通訊

2022-02-04 啟程自動化培訓

【通訊】MODBUS協議實現PLC與變頻器通訊


採用RS485 通信接口對交流電機的拖動進行控制，這是一種低成本的聯接方案，可以極大地減少線路聯接的複雜性，避免現場可能的各種電磁幹擾對控制設備的影響。本文介紹的以臺達PLC作為主機，通過其自帶的RS485接口，使用MODBUS協議實現對內嵌有RS485 接口的臺達變頻器進行控制，包括變頻器的啟動、停止、故障檢測、故障復位、速度等的控制。

1．變頻器的MODBUS 協議
(1)MODBUS 協議簡介。MODBUS協議是GOULD 公司為工業控制而設計的一種可靠而有效的工業控制系統通信協議，大量應用證明是一種可靠有效的工業控制系統通信協議，得到了眾多硬體廠商的支持，並廣泛應用。MODBUS協議的數據通訊通過主機與從機之間用命令/應答的方式實現，主機發出數據請求消息，從機接收到正確消息後就可以發送數據到主機以響應請求；主機也可以直接發消息修改從機的數據，實現雙向讀寫。
(2) ASCⅡ模式的通信數據格式。
MODBUS 協議系統中有兩種有效的傳輸模式：ASCⅡ（美國標準信息交換碼）模式和RTU（遠程終端裝置）模式。本文中用的是ASCⅡ模式，ASCⅡ 模式通信時,在消息中的每個8bit 字節都作為兩個ASCⅡ 字符發送。ASCⅡ模式的通信字符傳輸格式為1 個起始位，7 位數據位，一位偶校驗位，一位停止位。
CMD指令碼是MODBUS 協議規定的功能代碼，其中功能代碼03 代表讀取內部寄存器內容，功能碼06 代表刷新單個寄存器內容。LRC 是ASCⅡ模式採用的縱向冗餘錯誤校驗，即把一個8 位二進位數作為2 個ASCⅡ十六進位字符傳送，把十六進位字符轉換為二進位，加上無循環進位的二進位字符和二進位補碼，生成LRC 錯誤校驗。這個LRC 在接收設備進行校驗。冒號、回車、換行和其他非ASCⅡ十六進位字符不在計算之內。




2．PLC 與變頻器之間的數據通信
PLC主站以順序查詢的方式,對從站變頻器進行數據查詢。主站向從站讀取數據時發送: 啟始字符+地址碼+功能碼(03H)+啟始數據地址+數據個數（以WORD 計算）+LRC 校驗碼。從站變頻器收到主站PLC 的查詢命令後回送: 啟始字符+地址碼+功能碼(03H)+數據個數（以byte 計算）+第1 個數據+第2 個數據+...+第n 個數據+LRC 校驗碼。主站向從站寫數據時發送：啟始字符+地址碼+功能碼(06H)+數據地址+數據+LRC校驗碼。從站的響應信息：啟始字符+地址碼+功能碼（06H）+數據地址+數據+LRC 校驗碼，完成PLC 與變頻器之間的數據通信。
3．PLC 控制變頻器的程序設計
臺達變頻器內建的RS-485 通訊接口皆符合MODBUS的通訊格式，因此利用MODRD 指令對臺達變頻器進行數據讀取，執行該指令後變頻器回傳的數據先以ASCⅡ字元形式儲存於D1070 ～D1085，然後PLC 會自動將其內容轉換為數值並儲存於D1050 ～ D1055；利用MODWR 指令對臺達變頻器進行數據寫入，執行該指令後變頻器回傳的數據以ASCⅡ形式儲存於D1070 ～ D1076。

PLC 會自動檢查所接收的數據是否有誤，包括LRC 校驗。在PLC 的編程軟體中編寫的通信程序如圖1。

4．小結
採用基於RS485 接口的MODBUS通信協議對變頻器進行控制的方法，大大減少了系統布線，避免了現場可能的各種電磁幹擾對控制設備的影響，有效地提高系統的抗幹擾能力。可以看出，在調速控制系統中，通信技術的採用已經成為一種發展趨勢，MODBUS 協議作為一種小型自動化系統的解決方案，已成功地應用於變頻器的控制，並顯示出所具硬體邏輯簡單、抗幹擾能力強的特點。



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PLC 會自動檢查所接收的數據是否有誤，包括LRC 校驗。在PLC 的編程軟體中編寫的通信程序如圖1。

4．小結
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