本文通過艾默生PLC和多臺變頻器組網(wǎng)通信控制編程（以MODBUS協(xié)議方式）為例，說明PLC和多臺變頻器網(wǎng)絡(luò)控制的通信程序的設(shè)計(jì)方法。
Serves to illuminate design of communication program based on PLC and multi converter network control, by taking the match under MODBUS mode

關(guān)鍵詞：艾默生PLC，變頻器，MODBUS協(xié)議，連續(xù)命令序列，隨機(jī)命令序列
KEY WORDS：EMERSON PLC，INVERTER，MODBUS PROTOCOL， a series of orders， incidental orders


引言

隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越顯示其強(qiáng)大的核心控制功能，PLC和其他設(shè)備之間的連接已經(jīng)從比較煩瑣的傳統(tǒng)I/O方式向越來越受歡迎的簡潔先進(jìn)的通信方式過渡，不僅為設(shè)計(jì)者節(jié)省了大量的硬件成本，更能為遠(yuǎn)程控制，組網(wǎng)提供了可能，使控制系統(tǒng)更加無縫地融為一體。

本文主要通過艾默生PLC和多臺變頻器組網(wǎng)通信（以MODBUS協(xié)議方式）為例，說明PLC和多臺變頻器網(wǎng)絡(luò)控制的通信程序的設(shè)計(jì)方法。

一、 MODBUS協(xié)議簡要介紹

Modbus協(xié)議由美國著名的MODICON公司提出，通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控，它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：IPC，HMI，PLC等；典型的從設(shè)備：各種儀表，PLC，變頻器等。主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢和從設(shè)備回應(yīng)的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤檢測域。Modbus協(xié)議同時(shí)支持RTU模式和ASCII模式，RTU模式對應(yīng)的幀格式如下：(ASCII模式介紹省略)

更詳細(xì)的說明請查閱MODBUS協(xié)議的有關(guān)資料（或登陸網(wǎng)站 www.modbus.org）。

二、 艾默生PLC集成的MODBUS協(xié)議功能

艾默生EC20系列PLC的通信口COM 1集成了MODBUS主站協(xié)議， 在編程時(shí)先在編程軟件的系統(tǒng)塊里進(jìn)行設(shè)置具體如下：系統(tǒng)塊—>“通信口”菜單—>“通信口1參數(shù)設(shè)置”菜單—> 選“MODBUS協(xié)議”—> 進(jìn)行“MODBUS設(shè)置”—> 進(jìn)行通信參數(shù)和（主模式）站號等設(shè)置即可。

然后利用MODBUS指令進(jìn)行編程-----------MODBUS (S1) （S2）（S3）各參數(shù)含義如下：

S1 指定的通訊通道;
S2 發(fā)送數(shù)據(jù)起始地址;
S3 接收數(shù)據(jù)起始地址;

MODBUS指令發(fā)送過程中，自動(dòng)加上所需的起始字符，結(jié)束字符和校驗(yàn)和；發(fā)送的數(shù)據(jù)，不需設(shè)定發(fā)送的數(shù)據(jù)長度，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)功能碼自動(dòng)按系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定長度進(jìn)行發(fā)送。

2個(gè)重要的通信標(biāo)志：SM135-- MODBUS的通訊成功標(biāo)志位，通訊成功時(shí)置位,不會(huì)自動(dòng)復(fù)位，所以在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候要進(jìn)行一次復(fù)位；SM136—MODBUS的通信錯(cuò)誤標(biāo)志位，通信錯(cuò)誤（包括從設(shè)備沒有回應(yīng)）時(shí)置位，不會(huì)自動(dòng)復(fù)位，所以在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候要進(jìn)行一次復(fù)位；

三、 艾默生變頻器通信協(xié)議

艾默生公司生產(chǎn)的EV系列變頻器都集成MODBUS協(xié)議，且提供RS232C和RS485通信口供用戶選擇，所以通過PLC和變頻器通信的方式完成控制比較簡單經(jīng)濟(jì)，而且顯得系統(tǒng)比較高檔，下面簡單介紹其協(xié)議：

1. 支持MODBUS RTU和ASCII格式；

2. 參數(shù)的MODBUS協(xié)議地址影射規(guī)則：變頻器的功能碼參數(shù)、控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)都映射為Modbus的讀寫寄存器。變頻器功能碼的組號映射為寄存器地址的高字節(jié)，組內(nèi)索引映射為寄存器地址的低字節(jié)。變頻器的控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)均虛擬為變頻器功能碼組。功能碼組號與其映射的寄存器地址高字節(jié)的對應(yīng)關(guān)系如下：F0組：0x00；F1組：0x01；F2組：0x02；F3組：0x03；F4組：0x04；F5組：0x05；F6組：0x06；F7組：0x07；F8組：0x08；F9組：0x09；FA組：0x0A；Fb組：0x0B；FC組：0x0C；Fd組：0x0D；FE組：0x0E；FF組：0x0F；FH組：0x10；FL組：0x11；Fn組：0x12；FP組：0x13；FU組：0x14；變頻器控制參數(shù)組：0x32；變頻器狀態(tài)參數(shù)組：0x33。例如變頻器功能碼參數(shù)F3.02的寄存器地址為0x302，變頻器功能碼參數(shù)FF.01的寄存器地址為0xF01。

3. 支持的功能碼如下：

4. 具體的協(xié)議介紹請參考艾默生變頻器用戶手冊；

四、 程序流程圖

主設(shè)備對從設(shè)備的消息查詢命令主要分為2大類，連續(xù)命令序列和隨機(jī)命令序列。

連續(xù)命令序列: 主設(shè)備需要定時(shí)或連續(xù)向從設(shè)備發(fā)送的命令序列.特點(diǎn)是周期性,連續(xù)性.如PLC對變頻器讀取運(yùn)行頻率命令,運(yùn)行狀態(tài)命令等。

隨機(jī)命令序列: 主設(shè)備不定時(shí)或隨機(jī)向從設(shè)備發(fā)送的命令序列.特點(diǎn)是不定時(shí)性,隨機(jī)性.如PLC對變頻器的啟停控制,改寫頻率或其他參數(shù)等。

五、 程序清單：( 子程序和主程序 )

本程序主要介紹1臺EC20PLC（作為主站）按照MODBUS協(xié)議網(wǎng)絡(luò)對3臺變頻器(從站號分別是2,3,4)進(jìn)行通信控制的簡單范例，本例中：

連續(xù)命令序列 包括對2,3,4號變頻器的運(yùn)行頻率的讀取；
隨機(jī)命令序列 包括對2,3,4號變頻器進(jìn)行啟動(dòng)，停止，更改頻率的命令操作;

1） “變頻器正轉(zhuǎn)”子程序清單如下：

//主程序中用M1993作為各發(fā)送輔助使能，主要用于 MODBUS指令的上升沿觸發(fā)無其他用

LD LM0 //位輸入?yún)?shù)型—發(fā)送輔助使能
RST SM135 //復(fù)位成功標(biāo)志
RST SM136 //復(fù)位失敗標(biāo)志
LD SM0//運(yùn)行標(biāo)志
MOV Z0 V9 //保存Z0值到V9
LD SM0//運(yùn)行標(biāo)志
MOV V0 V10 //從機(jī)地址
MOV 16#6 V11 //功能碼
MOV 16#32 V12 //寄存器地址高字節(jié)
MOV 16#0 V13//寄存器地址低字節(jié)
MOV 1 V14 //寫入數(shù)據(jù)高字節(jié)
MOV 16#C7 V15 //寫入數(shù)據(jù)低字節(jié)
//以下把發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到D7940-D7945里
LD SM0
MOV 0 Z0
LD SM0
FOR 6
LD SM0
MOV V10Z0 D7940Z0
LD SM0
INC Z0
NEXT
//發(fā)送接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)放在D7970開始區(qū)域
LD LM0
MODBUS 1 D7940 D7970
RST LM0//馬上復(fù)位發(fā)送輔助使能