PLC通過MODBUS協(xié)議與ABB變頻器通信

1、PLC通過MODBL協(xié)議與ABB變頻器通信摘要：本文通過西門子公司的 S7-200 pic 與 abb 公司 acs510 變 頻器組成的某定量添加控制系統(tǒng)實(shí)例對(duì)modbus 協(xié)議實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：modbus plc 變頻器中圖分類號(hào)：tp273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1007-9416(2012)02-0072-021、引言modbus 作為一種簡(jiǎn)單易用的通訊協(xié)議已經(jīng)越來越多的應(yīng)用在各 類儀器儀表中，下面筆者以西門子公司的s7200plc 通過自由口與abb公司的acs510變頻器使用modbus協(xié)議進(jìn)行通信為例， 對(duì)modbus 通訊的應(yīng)用進(jìn)行敘述，以期達(dá)到拋磚引玉的效果。2

2、、硬件配置圖 1 給出了 simatic s7-200cpu 與四臺(tái) abb acs510 變頻器構(gòu)成的 modbus 網(wǎng)絡(luò)。s7-200cpu 為主工作站。變頻器 1、變頻器 2,變頻器 3 和變頻器 4 為從工作站。 設(shè)置變頻器的通訊協(xié)議參數(shù) 9802 均為 1，即變頻器通過 rs485 串行通訊口和 modbus 總線相連。設(shè)置 通訊速率參數(shù) 5303 為 19.2kb/s。設(shè)置校驗(yàn)方式參數(shù) 5304 為偶校驗(yàn)， 1 個(gè)停止位。設(shè)置控制類型參數(shù) 5305 為 abb 傳動(dòng)簡(jiǎn)版。從左到右 變頻器 1、2、3 和4 的站地址參數(shù) 5302 分別設(shè)置為 3、4，5 和 6， 并將變頻器 4 的

3、總線終tnii學(xué)朮友叢網(wǎng)論文發(fā)表專家一l端電阻 dip 開關(guān)置 on。在對(duì)變頻器以上參數(shù)匸交發(fā)表專家一LB 國學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)設(shè)置完成后應(yīng)對(duì)傳動(dòng)重新上電激活，使新地址及通訊協(xié)議生效。變頻器控制要求：變頻器分現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程兩種控制模式，現(xiàn)場(chǎng)控制柜設(shè)置三位置模式 選擇開關(guān)，分別為停止、本控和遠(yuǎn)程。在本控模式下啟動(dòng)/停止命令由現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)觸發(fā)數(shù)字輸入 di1 控制，頻率由現(xiàn)場(chǎng)的電位器改變模 擬輸入 ail 的輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)選擇遠(yuǎn)程模式時(shí)，數(shù)字輸入 di2 接通，通知 pic 現(xiàn)變頻器已經(jīng)處于遠(yuǎn)程控制模式。為能夠?qū)崿F(xiàn)以上 功能并在人機(jī)界面能夠觀察到變頻器的運(yùn)行頻率和通過模擬輸入 ai2 輸入的實(shí)際流量，還需要

4、對(duì)變頻器其他部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，見 表 1。3、程序設(shè)計(jì)3.1 通訊內(nèi)容主工作站輪流發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文到每個(gè)變頻器從工作站，隨之每個(gè)從 工作站產(chǎn)生響應(yīng)報(bào)文。 pic主工作站分別對(duì)每個(gè)變頻器從工作站進(jìn) 行如下操作：(1) 對(duì)每個(gè)變頻器的輸出線圈 13 的狀態(tài)進(jìn)行查詢；(2) 查詢變頻器狀態(tài)寄存器 40004 狀態(tài)字、40005 實(shí)際值、40006 實(shí)際值和 40007 實(shí)際值。4000540007 數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)于表 1 中變頻器 參數(shù)5310、5311 和 5312 中的實(shí)際值。(3) 寫變頻器控制字，對(duì)變頻器的遠(yuǎn)程啟停進(jìn)行控制。(4)寫變頻器寄存器， 對(duì)變頻器的外部2 給定進(jìn)行控制匸交發(fā)表專家一LB 國

5、學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)對(duì)一個(gè)變頻器的數(shù)據(jù)全部讀寫完成后，開始對(duì)下一站號(hào)變頻器的 數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。當(dāng)所有變頻器的數(shù)據(jù)讀寫完成后，主工作站重新開 始對(duì)最小站號(hào)變頻器的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。數(shù)據(jù)的傳輸及接受采用pic自由通訊口模式進(jìn)行，報(bào)文按照 modbus 的協(xié)議組織。3.2 通訊格式modbus 請(qǐng)求報(bào)文格式如表 2。因在 s7-200plc 發(fā)送指令 xmt 中，發(fā)送緩沖器的第一個(gè)字節(jié)指定 的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，從第二個(gè)字節(jié)以后的數(shù)據(jù)為需要發(fā)送的數(shù) 據(jù)。因此，結(jié)合 modbus 請(qǐng)求報(bào)文格式，pic 發(fā)送數(shù)據(jù)的格式如表 3。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信過程中， 主工作站輪流發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文到每個(gè)從工 作站，隨之每個(gè)從工作站必須產(chǎn)生響

6、應(yīng)報(bào)文返回到主工作站。當(dāng)主 工作站向從工作站發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文和接受從工作站返回的響應(yīng)報(bào)文 時(shí)，在主工作站儲(chǔ)存區(qū)開辟了發(fā)送緩沖區(qū)和接受緩沖區(qū)。主工作站 向從工作站發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文時(shí)，首先對(duì)相應(yīng)從工作站輸出緩沖區(qū)的數(shù) 據(jù)進(jìn)行 crc 運(yùn)算生成校驗(yàn)碼，并將校驗(yàn)碼疊加在輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù) 之后再傳送到發(fā)送緩沖區(qū)，然后再由發(fā)送指令發(fā)出。建立一個(gè)遠(yuǎn)程 循環(huán)結(jié)束標(biāo)志位，當(dāng)響應(yīng)報(bào)文全部接受完成，置該位為on。主工作站在接受從工作站的響應(yīng)報(bào)文時(shí)，先把響應(yīng)報(bào)文輸入到接受緩沖 區(qū)，再把接受緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送到輸入緩沖區(qū)。為此，在主工作 站中要留有兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，一個(gè)作為報(bào)文請(qǐng)求（輸出緩沖區(qū)）， 另一個(gè)作為報(bào)文響應(yīng)（輸入緩沖區(qū)

7、）。匸交發(fā)表專家一LB 國學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)在 modbus rtu 通訊協(xié)議中都必須要求有 crc 循環(huán)冗余校驗(yàn)。crc 循環(huán)冗余校驗(yàn)為兩個(gè)字節(jié)，附加在報(bào)文后面的crc 的值由發(fā)送設(shè)備計(jì)算，當(dāng)放置 crc 值于報(bào)文時(shí)，高低字節(jié)必須交換。首先發(fā)送低位 字節(jié)，然后再發(fā)送高位字節(jié)。故此在發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)要比輸出 緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)多兩個(gè) crc 循環(huán)冗余校驗(yàn)字節(jié)。接收設(shè)備在接收?qǐng)?bào)文 時(shí)重新計(jì)算 crc的值，并將計(jì)算結(jié)果于實(shí)際接收到的 crc 值相比較。 如果兩個(gè)值不相等，則傳送的數(shù)據(jù)為錯(cuò)誤。3.3 程序描述sbr0 子程序：在 pic 上電初始化階段，設(shè)置通訊口為自由口通信 方式，并設(shè)置波特率及校驗(yàn)方式，允許

8、全部中斷時(shí)件，并設(shè)置定時(shí) 中斷的時(shí)基為 20 毫秒。在這里設(shè)置波特率為 19.2kb/s，偶校驗(yàn)， 每字符 8 個(gè)數(shù)據(jù)。注意必須與從工作站的通訊參數(shù)相同。為輸出和 輸入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)地址建立間接尋址指針。并設(shè)置請(qǐng)求報(bào)文的剩余 數(shù)目為 4,設(shè)置從工作站的查詢剩余數(shù)目為 4。將輸出緩沖區(qū)指針中指出的地址為起始地址的12 個(gè)字節(jié)通過塊傳送命令傳送到發(fā)送緩沖區(qū)單元中。并復(fù)位遠(yuǎn)程循環(huán)結(jié)束標(biāo)志位。對(duì)發(fā)送緩沖區(qū)中的報(bào)文進(jìn)行運(yùn)算生成crc，交換 crc 寄存器中的高低字節(jié)，并將交換完成的 crc 寄存器疊加到發(fā)送緩沖區(qū)中。啟動(dòng)定時(shí)中斷和發(fā)送中斷，并通過發(fā)送指令將發(fā)送緩沖區(qū)中的請(qǐng) 求報(bào)文發(fā)送。建立跳轉(zhuǎn)入口，標(biāo)號(hào)

9、1匸交發(fā)表專家一m國學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)若循環(huán)未結(jié)束，跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào) 1。程序不向下執(zhí)行，直至遠(yuǎn)程循環(huán) 結(jié)束，標(biāo)志位為 on。遠(yuǎn)程 i/o 更新完成，將接受的報(bào)文通過塊傳送命令傳送到接受緩 沖區(qū)指針指出的接受緩沖區(qū)中。修改發(fā)送緩沖區(qū)和接受緩沖區(qū)指針值，指向下一個(gè)輸出和輸入緩 沖區(qū)字節(jié)地址。將請(qǐng)求報(bào)文的剩余數(shù)目減1。當(dāng)請(qǐng)求報(bào)文的剩余數(shù)目為零時(shí)，重新設(shè)置請(qǐng)求報(bào)文的剩余數(shù)目為4,將從工作站的查詢剩余數(shù)目減 1。當(dāng)工作站的查詢剩余數(shù)目為零時(shí)，重新設(shè)置從工作站的查詢剩余 數(shù)目為 4,為輸出和輸入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)地址重新建立間接尋址指針。int_O 中斷程序：在接受報(bào)文超時(shí)情況下，禁止接受中斷和接受定 時(shí)中斷，置遠(yuǎn)程循環(huán)結(jié)

10、束標(biāo)志位為 on。int_1 中斷程序:在發(fā)送超時(shí)情況下禁止發(fā)送中斷和發(fā)送定時(shí)中斷，置 pic 為 stop 模式。int_10 中斷程序：禁止發(fā)送完成中斷，啟動(dòng)接受定時(shí)中斷 int_0 和接受數(shù)據(jù)中斷程序 int_11。int_11 中斷程序：若接受的首字符（從工作站地址）為從工作站 的正確地址，則建立一個(gè)接受字符的地址指針。并把接受到的字符 裝入到接受字符指針指出地址中。增加指針的數(shù)值，指向下一個(gè)地 址。并啟動(dòng)中斷程序 int_12。int_12 中斷程序：把接受到的第二個(gè)字符（功能碼）裝入到接受字符指針指出地址中，增加指針的數(shù)值，指向下一個(gè)地址。啟動(dòng)中 斷程序 int_13。int_13 中斷程序：把收到的第三個(gè)字符（字節(jié)數(shù)）裝入到接受字符指針指出地址中，并修改指針值。第三個(gè)字符為接受的不含crc校驗(yàn)碼字符的總數(shù)目，剩余接受字符數(shù)目為將字節(jié)數(shù)加2,若反饋的功能碼為十六進(jìn)制數(shù) Of，全部剩余字符數(shù)目為 5。將全部剩余字 符數(shù)目置入到累加器 ac1 中，當(dāng)累加器 ac1 為零時(shí)，接收字符也就 完成。啟動(dòng)中斷程序 int_14。int_14 中斷程序：將接受到的字符裝入接受字符指針指出地址 中，并修改地址指針值和將將累加器ac1 數(shù)值減一。若累加器 ac1的數(shù)值為零。則關(guān)閉字