《電子技術(shù)應(yīng)用》
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西門子PLC與英威騰CHV系列變頻器通信
摘要: 英威騰CHV系列矢量變頻器內(nèi)置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS(從站)通信協(xié)議,配合CHV系列變頻器專用通訊卡,可非常方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊控制功能。通訊卡上提供RS232及RS485兩種物理通訊端口,用戶可通過設(shè)置卡上的跳線選擇。下面以西門子S7-200系列PLC為例,介紹PLC與CHV矢量變頻器建立通訊并實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器起停、頻率給定、監(jiān)控等功能的控制。
Abstract:
Key words :

  一.功能介紹
  英威騰CHV系列變頻器" title="變頻器">變頻器" title="矢量變頻器" title="矢量變頻器">矢量變頻器">矢量變頻器內(nèi)置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS(從站)通信協(xié)議,配合CHV系列變頻器專用通訊卡,可非常方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊控制功能。通訊卡上提供RS232及RS485兩種物理通訊端口,用戶可通過設(shè)置卡上的跳線選擇。
  下面以西門子S7-200系列PLC" title="PLC">PLC為例,介紹PLC與CHV矢量變頻器建立通訊并實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器起停、頻率給定、監(jiān)控等功能的控制。
  變頻器作為MODBUS協(xié)議從站接收來自CPU224 PLC的通信指令,。
  CHV系列矢量變頻器在與CPU224通信前須做好以下準(zhǔn)備工作:
  1.確認(rèn)已安裝好CHV系列矢量變頻器的通訊卡,并將卡上的端口跳線置于RS485端;
  2.用一根帶9針陽(yáng)性插頭的串口通信電纜連接在CPU224 PLC的自由通信口端,電纜另一端的第5、3、8線分別接在CHV變頻器RS485通訊卡的GND、485+、485-端子上,其余線屏蔽不用;
  3.預(yù)先設(shè)置變頻器以下參數(shù):
  PC0.0=1 //變頻器通訊地址為1
  PC0.1=3 //通訊波特率9.6K
  PC0.2=1 //通訊數(shù)據(jù)偶校驗(yàn)
  P0.01=2 //變頻器的運(yùn)行指令采用通訊方式
  P0.03=7 //變頻器的A頻率設(shè)定采用通訊方式
  二.PLC內(nèi)存使用說明
  西門子S7-200系列PLC的自由通訊端口編程必定會(huì)用到兩個(gè)指令,即XMT(發(fā)送)指令和RCV(接收)指令。編寫程序時(shí)需要為這兩個(gè)指令指定數(shù)據(jù)緩沖區(qū),一般以最低位數(shù)為0的地址作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的起始地址。
   1.發(fā)送指令XMT緩沖區(qū)(寫/讀)
  VB100 //xmt指令要發(fā)送的字節(jié)個(gè)數(shù)
  VB101 //變頻器通訊地址(01)
  VB102 //modbus功能碼(06/03)
  VB103 //變頻器被寫地址高位/變頻器被讀起始地址高位
  VB104 //變頻器被寫地址低位/變頻器被讀起始地址低位
  VB105 //被寫數(shù)據(jù)高位/被讀數(shù)據(jù)字個(gè)數(shù)高位
  VB106 //被寫數(shù)據(jù)低位/被讀數(shù)據(jù)字個(gè)數(shù)低位
  VB107 //被發(fā)送數(shù)據(jù)CRC低位
  VB108 //被發(fā)送數(shù)據(jù)CRC高位
  2.接收指令RCV緩沖區(qū)
  VB200 //rcv指令要接收的字節(jié)個(gè)數(shù)
  VB201 //變頻器地址(01)
  VB202 //modbus功能碼(06/03)
  VB203 //變頻器被寫地址高位/被讀數(shù)據(jù)字節(jié)個(gè)數(shù)高位
  VB204 //變頻器被寫地址低位/被讀數(shù)據(jù)字節(jié)個(gè)數(shù)低位
  VB205 //被寫數(shù)據(jù)高位/被讀數(shù)據(jù)高位
  VB206 //被寫數(shù)據(jù)低位/被讀數(shù)據(jù)低位
  VB207 //被接收數(shù)據(jù)CRC低位
  VB208 //被接收數(shù)據(jù)CRC高位
  VB217 //被接收數(shù)據(jù)CRC驗(yàn)算低位
  VB218 //被接收數(shù)據(jù)CRC驗(yàn)算高位
  2.CRC校驗(yàn)子程序(SBR0)
  英威騰CHV系列矢量變頻器內(nèi)置的MODBUS協(xié)議采用RTU傳輸格式,該格式使用CRC校驗(yàn)方式對(duì)每次發(fā)出或接收的數(shù)據(jù)幀" title="數(shù)據(jù)幀">數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗(yàn)。因此,該子程序使用了多個(gè)局部變量,以方便其它子程序調(diào)用。
  在西門子STEP 7-Micro/Win 編程環(huán)境下(如圖一),需要在該子程序的局部變量表中預(yù)先設(shè)定以下局部變量:
  

  

 ?。?)輸入型局部變量(VAR_INPUT)
  1d_0:DWORD; // 待發(fā)送數(shù)據(jù)地址指針變量
  lw_4:WORD; // 待發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)個(gè)數(shù)變量
 ?。?)輸出型局部變量(VAR_OUTPUT)
  lb_6:BYTE; // CRC校驗(yàn)值高位變量
  lb_7:BYTE; // CRC校驗(yàn)值低位變量
 ?。?)臨時(shí)局部變量(VAR)
  lw_8:WORD; // 待發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)變量
  lw_10:WORD; // 待發(fā)送數(shù)據(jù)每字節(jié)8位二進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)變量
  Network 1
  LD SM0.0
  MOVW 16#FFFF, LW6 //將16位CRC校驗(yàn)寄存器LW6全置為1
  Network 2
  LD SM0.0
  FOR LW8, +1, LW4 //對(duì)待發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)個(gè)數(shù)(LW4)計(jì)數(shù)(LW8)循環(huán)
  Network 3
  LD SM0.0
  XORB *LD0, LB7 //使待發(fā)送數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)(*LD0)與
   //CRC校驗(yàn)寄存器低位字節(jié)(LB7)進(jìn)行異或運(yùn)算
  Network 4
  LD SM0.0
  INCD LD0 //ld_0指向待發(fā)送數(shù)據(jù)的下一個(gè)地址
  Network 5
  LD SM0.0
  FOR LW10, +1, +8 //對(duì)每字節(jié)8位二進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)(LW10)循環(huán)
  Network 6
  LD SM0.0
  SRW LW6, 1 //CRC校驗(yàn)寄存器LW6右移一位
  Network 7
  LD SM1.1 //若移位后的溢出值SM1.1為1
  XORW 16#A001, LW6 //則使值16#A001與LW6進(jìn)行異或運(yùn)算
  Network 8
  NEXT //結(jié)束每字節(jié)8位二進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)循環(huán)
  Network 9
  NEXT //結(jié)束每數(shù)據(jù)幀字節(jié)個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)循環(huán)
  3. 初始化子程序(SBR1)
  該程序在PLC的第一個(gè)掃描周期運(yùn)行,主要是設(shè)置CPU224自由端口的通信格式、數(shù)據(jù)接收" title="數(shù)據(jù)接收">數(shù)據(jù)接收格式及復(fù)位各寄存區(qū)(參見西門子S7-200編程手冊(cè))。
  通信格式內(nèi)容包括:波特率9.6K、每字節(jié)位數(shù)8位、偶校驗(yàn)等(注意與變頻器一致)。
  數(shù)據(jù)接收格式完全參照MODBUS RTU格式設(shè)定,以不少于3.5個(gè)字節(jié)傳輸時(shí)間的通信口空閑間隔作為數(shù)據(jù)接收的開始及結(jié)束信號(hào)。根據(jù)協(xié)議,PLC 在準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)前會(huì)先監(jiān)測(cè)通信口是否空閑,如連續(xù)空閑時(shí)間超過了3.5個(gè)字節(jié)的傳輸時(shí)間,則PLC默認(rèn)數(shù)據(jù)接收開始,此后通訊口上出現(xiàn)的信息即被認(rèn)為是一個(gè)數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容。同理,隨著一個(gè)數(shù)據(jù)幀的最后一個(gè)字節(jié)傳輸完成,又會(huì)出現(xiàn)一個(gè)3.5字節(jié)傳輸時(shí)間的空閑間隔,來表示一個(gè)數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)慕Y(jié)束。(參見 MODBUS協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及CHV系列矢量變頻器通訊卡使用說明書)
  對(duì)9.6K的通信波特率來說,3.5個(gè)字節(jié)傳輸時(shí)間約為5ms左右。因該程式的每個(gè)指令只準(zhǔn)備接收一個(gè)數(shù)據(jù)幀的回饋信息,所以接收數(shù)據(jù)前的空閑檢測(cè)時(shí)間可設(shè)為0,即PLC在發(fā)出數(shù)據(jù)后立即開始接收數(shù)據(jù),但一個(gè)數(shù)據(jù)幀的傳輸結(jié)束空閑檢測(cè)時(shí)間仍需設(shè)為5ms以上。
  Network 1
  LD SM0.0
  MOVB 16#49, SMB30 //設(shè)置自由通信口格式
  MOVW +0, SMW90 //空閑行間隔檢測(cè)時(shí)間0ms
  MOVW +5, SMW92 //字符間定時(shí)器超時(shí)檢測(cè)時(shí)間5ms
  MOVB 20, SMB94 //接收信息的最大緩沖區(qū)20字節(jié)
  MOVB 148, SMB87 //設(shè)置自由通信口的數(shù)據(jù)接收格式
  FILL +0, QW0, 1 //輸出印象寄存區(qū)復(fù)位
  FILL +0, MW0, 1 //標(biāo)志寄存區(qū)復(fù)位
  FILL +0, VW100, 5 //發(fā)送緩沖區(qū)復(fù)位
  FILL +0, VW200, 5 //接收緩沖區(qū)復(fù)位
  ATCH INT_0, 23 //接收完成中斷
  ATCH INT_1, 9 //發(fā)送完成中斷
  ENI //在全局啟用中斷

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