LC通過(guò)MODBUS協(xié)議與ABB變頻器通信

1、PLC通過(guò)MODBUS協(xié)議與ABB變頻器通信1 / 7摘要：本文通過(guò)西門子公司的s7-200 plc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(lái)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(guò)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、硬件配置圖1給

2、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(guò)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的總線終端電阻dip開(kāi)關(guān)置on。在對(duì)變頻器以上參數(shù)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

3、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(kāi)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(kāi)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ai1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plc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(guò)模擬輸入ai2輸入的實(shí)際流量，還需要對(duì)變頻器其他部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，見(jiàn)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。plc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)

4、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。對(duì)一個(gè)變頻器的數(shù)據(jù)全部讀寫完成后，開(kāi)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(kāi)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plc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

5、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，plc發(fā)送數(shù)據(jù)的格式如表3。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)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(kāi)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)

6、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)）。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

7、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plc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(guò)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

8、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(guò)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)1。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(guò)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

9、新建立間接尋址指針。int_0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)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plc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

10、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)0f，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)閉字符接受中斷和定時(shí)中斷，并將遠(yuǎn)程循環(huán)結(jié)束標(biāo)志位置on。4、結(jié)語(yǔ)該系統(tǒng)自投入在線運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)迅速且運(yùn)行穩(wěn)定，并取