《運動控制技術及應用》課件 項目1-任務5 基于 Modbus 通信的變頻器調(diào)速系統(tǒng)設計

2025/3/201【任務目標】本任務以PLC通信控制變頻器運行為學習內(nèi)容，通過對三菱變頻器專用通信協(xié)議、Modbus通信協(xié)議的學習，使學生了解通信控制變頻器基本知識，掌握變頻器的通信協(xié)議參數(shù)。1.知識目標（1）熟悉三菱變頻器專用通信協(xié)議和Modbus通信協(xié)議。（2）熟悉三菱人機界面的基本知識。（3）熟悉PLC控制變頻器的工作原理。2.技能目標（1）會設置通信參數(shù)。（2）能使用GTDesigner3軟件編寫觸摸屏程序。（3）能編寫通信控制變頻器的PLC程序。2025/3/202【任務分析】根據(jù)任務要求和查閱有關資料，我們知道利用通信來控制變頻器運行的方式很多，如采用RS-485的ModbusRTU通信方式，采用RS-485的無協(xié)議通信方式，采用CC-Link的現(xiàn)場總線通信方式等等很多種。由于FX5UPLC有支持外部通信設備（變頻器通信）的專用直接操作指令IVCK（頻器的運行監(jiān)視）、IVDR（變頻器的運行控制）、IVRD（讀出變頻器的參數(shù)）、使用也很方便，所以本任務我們采用專用指令來實現(xiàn)變頻器的通信控制。通過教師的講授以及引導學生學會查閱有關資料來完成本任務。

2025/3/203【知識準備】一.Modbus通信1.Modbus通信概述Modbus是全球第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。我們通常所說RS-485通信，只是說明了一種通信的硬件電氣接口性能，而不是完整意義上的通信協(xié)議。2.Modbus通信模型2025/3/2043.Modbus的傳輸模式Modbus定義了ASCII（美國信息交換標準代碼）模式和RTU（遠程終端單元）模式兩種串行傳輸模式。（1）RTU模式（2）Modbus的功能碼常用的功能碼也就簡單的幾個，主要是功能碼01、02、03、04、05、06、15和16。2025/3/2054.FX5UPLCModbusRTU通信指令（1）FNC276－ADPRW/MODBUS讀出與寫入指令s1：表示的是本站或從站的站號，其取值范圍為00-20H。s2：表示功能代碼，其取值范圍為01H～06H、0FH、10H。s3：表示與功能代碼對應的功能參數(shù)，其取值范圍為0～FFFFH。s4：表示與功能代碼對應的功能參數(shù)，其取值范圍為1～2000。s5/d1：表示與功能代碼對應的功能參數(shù)d2：輸出通信執(zhí)行狀態(tài)的起始位軟元件編號。2025/3/2064.FX5UPLCModbusRTU通信指令（2）.ModbusRTU串行通信的設定①基本設置2025/3/2074.FX5UPLCModbusRTU通信指令（2）.ModbusRTU串行通信的設定②固有設置2025/3/2084.FX5UPLCModbusRTU通信指令（2）.ModbusRTU串行通信的設定③Modbus軟元件分配2025/3/2094.FX5UPLCModbusRTU通信指令（2）.ModbusRTU串行通信的設定④SM/SD設置2025/3/20104.FX5UPLCModbusRTU通信指令（3）示例2025/3/2011二.

三菱變頻器專用通信功能1.系統(tǒng)構(gòu)成2025/3/20122.通信規(guī)格項目規(guī)格連接臺數(shù)最多16臺傳送規(guī)格符合RS-485規(guī)格最大總延長距離使用FX5-485ADP時:1200m以下使用內(nèi)置RS-485端口或FX5-485-BD時:50m以下協(xié)議格式變頻器計算機鏈接控制順序起停同步通信方式半雙工雙向波特率4800/9600/19200/38400/57600/115200(bps)字符格式

ASCII起始位1位數(shù)據(jù)長度7位/8位奇偶校驗無/奇校驗/偶校驗停止位1位/2位2025/3/20133.變頻器的指令代碼和參數(shù)在變頻器通信指令中，根據(jù)數(shù)據(jù)通信的方向和參數(shù)的寫入/讀出方向，有如下表所示的6種指令。指令功能控制方向IVCK變頻器的運行監(jiān)視可編程控制器←變頻器IVDR變頻器的運行控制可編程控制器→變頻器IVRD讀出變頻器的參數(shù)可編程控制器←變頻器IVWR寫入變頻器的參數(shù)可編程控制器→變頻器IVBWR變頻器參數(shù)的成批寫入可編程控制器→變頻器IVMC變頻器的多個指令可編程控制器?變頻器2025/3/20143.變頻器的指令代碼和參數(shù)（1）變頻器的運行監(jiān)視指令IVCK：在PLC中讀出變頻器的運行狀態(tài)內(nèi)容(s1)變頻器的站號(s2)變頻器的指令代碼(d1)保存讀出值的軟元件編號(n)使用通道(d2)輸出指令執(zhí)行狀態(tài)的起始位軟元件編號在FX5UPLC(通道1)中讀出變頻器(站號0)的狀態(tài)(H7A)，并將讀出值保存在M100～M107中，輸出(Y0～Y3)到外部。讀出內(nèi)容:變頻器運行中用Y0輸出指示燈表示、正轉(zhuǎn)中用Y1輸出指示燈表示、反轉(zhuǎn)中用Y21輸出指示燈表示、發(fā)生異常用Y3輸出指示燈表示。2025/3/20153.變頻器的指令代碼和參數(shù)（2）變頻器的運行控制指令IVDR：在PLC中寫入變頻器運行所需的設定值操作數(shù)內(nèi)容(s1)變頻器的站號(s2)變頻器的指令代碼(s3)向變頻器的參數(shù)中寫入的設定值，或者保存設定數(shù)據(jù)的軟元件編號(n)使用通道(d)輸出指令執(zhí)行狀態(tài)的起始位軟元件編號將變頻器啟動時的初始值設為60Hz，通過FX5UPLC(通道1)，利用切換指令（可以通過觸摸屏上的按鈕）對變頻器(站號3)的運行速度(HED)進行速度1(40Hz)、速度2(20Hz)的切換。寫入內(nèi)容:D10=運行速度(初始值:60Hz、速度1:40Hz、速度2:20Hz)。2025/3/20163.變頻器的指令代碼和參數(shù)（3）讀出變頻器的參數(shù)指令IVRD：在PLC中讀出變頻器的參數(shù)在FX5UPLC(通道1)中，在保存用軟元件中讀出變頻器(站號6)的如教材上表1-5-14所示的參數(shù)值。指令中各參數(shù)內(nèi)容與IVCK完全相同2025/3/20173.變頻器的指令代碼和參數(shù)（4）寫入變頻器的參數(shù)指令IVWR從PLC向變頻器寫入?yún)?shù)值指令中各參數(shù)內(nèi)容與IVDR完全相同針對變頻器(站號6)，從FX5UPLC(通道1)在如教材表1-5-16所示的參數(shù)中寫入設定值。2025/3/20183.變頻器的指令代碼和參數(shù)（5）變頻器參數(shù)的成批寫入指令IVBWR：成批地寫入變頻器的參數(shù)操作數(shù)內(nèi)容(s1)變頻器的站號(s2)變頻器的參數(shù)寫入個數(shù)(s3)寫入到變頻器中的參數(shù)表的起始軟元件編號(n)使用通道(d)輸出指令執(zhí)行狀態(tài)的起始位軟元件編號從FX5UPLC(通道1)向變頻器(站號5)寫入以下參數(shù)上限頻率(Pr.1):120Hz、下限頻率(Pr.2):5Hz、加速時間(Pr.7):１秒、減速時間(Pr.8):１秒。具體寫入地址與寫入內(nèi)容為:參數(shù)編號1=D200、2=D202、7=D204、8=D206、上限頻率=D201、下限頻率=D203、加速時間=D205、減速時間=D207。2025/3/2019三.E740采用RS-485（PU口）通信參數(shù)設定在使用變頻器的PU接口進行通信時,無論是使用三菱變頻器專用協(xié)議或Modbus-RTU協(xié)議，都可以進行參數(shù)設定、監(jiān)視等操作。為使控制器PLC能夠與變頻器通信，必須在變頻器上進行通信規(guī)格的初始設定。這里變頻器作為從站只接收數(shù)據(jù)進行運行。Modbus協(xié)議使用專用的信息幀，在主設備與從設備間進行串行通訊。專用的信息幀具有能讀取和寫入數(shù)據(jù)的功能，使用這一功能可以從變頻器讀取或?qū)懭雲(yún)?shù)、寫入變頻器的輸入指令以及確認運行狀態(tài)等。2025/3/2020參數(shù)編號名稱初始值設定范圍內(nèi)容Pr117PU通信站號00～31(0～247)注1變頻器站號指定:1臺控制器連接多臺變頻器時要設定變頻器的站號Pr118PU通信速率19248、96、192、384通信速率。設定值×100即通信速率例）設定為192時通信速率為19200bpsPr119PU通信停止位長1

停止位長數(shù)據(jù)位長01bit8bit12bit101bit7bit112bitPr120PU通信奇偶校驗200無奇偶校驗11奇校驗22偶校驗Pr123PU通信等待時間設定99990-150ms設定向變頻器發(fā)出數(shù)據(jù)后信息返回的等待時間9999用通信數(shù)據(jù)進行設定Pr124PU通信有無CR/LF選擇10無CR、LF1有CR2有CR、LFPr549協(xié)議選擇00三菱變頻器（計算機鏈接）協(xié)議1Modbus-RTU協(xié)議三.E740采用RS-485（PU口）通信參數(shù)設定：主要通信參數(shù)設置2025/3/2021四.GS2107觸摸屏基礎1.結(jié)構(gòu)2025/3/2022四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（1）GTDesigner3簡介（2）GTDesigner3畫面結(jié)構(gòu)2025/3/2023四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（3）創(chuàng)建工程①使用向?qū)?chuàng)建第1步第2步第3步2025/3/2024四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（3）創(chuàng)建工程①使用向?qū)?chuàng)建第4步第6步第5步2025/3/2025四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（3）創(chuàng)建工程①使用向?qū)?chuàng)建第7步第9步第8步2025/3/2026四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（3）創(chuàng)建工程①使用向?qū)?chuàng)建第10步2025/3/2027四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（3）創(chuàng)建工程②不使用向?qū)?chuàng)建第1步第2步2025/3/2028四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（3）創(chuàng)建工程②不使用向?qū)?chuàng)建第3步第4步2025/3/2029四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（4）對GOT進行讀取和寫入①設置通訊方式第一種方式通過USB電纜通訊2025/3/2030四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（4）對GOT進行讀取和寫入①設置通訊方式第二種方式通過以太網(wǎng)通訊2025/3/2031四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（4）對GOT進行讀取和寫入②數(shù)據(jù)寫入GOT2025/3/2032四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（4）對GOT進行讀取和寫入③從GOT中讀取數(shù)據(jù)2025/3/2033四.GS2107觸摸屏基礎2.GTDesigner3使用（5）常用對象編輯①開關②指示燈③數(shù)字顯示與輸入④字符串輸入與顯示⑤日期時間顯示⑥注釋顯示2025/3/2034【任務實施】1.根據(jù)控制要求畫出控制系統(tǒng)原理圖并完成硬件連接RS485接線圖（兩線制連接一臺變頻器）2025/3/2035【任務實施】2.觸摸屏畫面設計在數(shù)據(jù)關聯(lián)時“停止SB0”、“正轉(zhuǎn)SB1”、“反轉(zhuǎn)SB2”分別與M300、M301、M302關聯(lián)；正轉(zhuǎn)指示燈、反轉(zhuǎn)指示燈分別與M310、M311關聯(lián)；頻率輸入數(shù)值顯示與D200關聯(lián)，頻率輸出數(shù)值顯示與D202關聯(lián)。2025/3/2036【任務實施】3.PLC程序編寫2025/3/2037【任務實施】3.PLC程序編寫2025/3/2038【任務實施】4.設備上電，變頻器參數(shù)按照下表所示設置，觸摸屏和PLC程序下載。系統(tǒng)整體調(diào)試。參數(shù)編號設定值Pr1171Pr11896Pr11911Pr1202Pr123999Pr1242Pr54912025/3/2039【任務總結(jié)】在本任務中我們使用專用通訊指令的方式來實現(xiàn)變頻器的運行控制，通過這個任務的實施讓我們對通訊控制變頻器的運行有了了解為今后我們在實際的變頻器通訊控制打下基礎，但是我們要明白通信得方式有多種多樣得方式，我們一定要根據(jù)控制要求選擇最合的，性價比好的方式，比如可以