S7-200PLC與WJ200變頻器的通信技術(shù)研究

閆偉

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S7-200PLC與WJ200變頻器的通信技術(shù)研究

閆偉

（廣東五星太陽(yáng)能股份有限公司）

針對(duì)西門(mén)子S7-200PLC與日立WJ200變頻器之間通訊困難問(wèn)題，研究了S7-200PLC與WJ200變頻器通信實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)S7-200PLC控制WJ200變頻器的啟停和頻率寫(xiě)入，并經(jīng)過(guò)編程及反復(fù)調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了兩者之間的通訊，為解決此類通信問(wèn)題提供參考。

S7-200；WJ200變頻器；通訊技術(shù)

0 引言

PLC控制變頻器在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍。由于PLC及變頻器的種類、品牌眾多，而不同品牌產(chǎn)品間的正常通訊是影響PLC及變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)問(wèn)題。當(dāng)前解決不同種類自動(dòng)控制元器件間通訊的常用協(xié)議之一為Modbus協(xié)議，但由于不同品牌的PLC編程方式不盡一致，不同品牌變頻器的地址設(shè)置也不統(tǒng)一，因此此類通訊設(shè)置成為影響通訊成功與否的關(guān)鍵。近年來(lái)學(xué)者針對(duì)PLC與變頻器間通訊問(wèn)題展開(kāi)了深入研究。徐家明（2008）研究了基于USS協(xié)議的PLC與變頻器的通信設(shè)計(jì)[1]；楊艷等（2009）使用協(xié)議宏實(shí)現(xiàn)歐姆龍PLC與三菱PLC的通信[2]；武朝等（2011）提出基于Modbus協(xié)議的S7-200PLC主從結(jié)構(gòu)的通信技術(shù)[3]；郭福田等（2014）針對(duì)S7-200系列PLC研究PLC的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)PC與PLC的通信[4]。本文主要針對(duì)西門(mén)子S7-200PLC和日立WJ200變頻器的通信技術(shù)中的地址問(wèn)題進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，最終解決了該技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)彼此之間的通信。

1 Modbus地址與S7-200地址的對(duì)應(yīng)

通過(guò)S7-200控制WJ200變頻器的啟停和頻率寫(xiě)入，S7-200作為主站，WJ200作為從站，從站地址為3。按照文獻(xiàn)[5]第350頁(yè)中對(duì)Modbus協(xié)議的規(guī)定，S7-200的Modbus主站指令支持Modbus地址分別為：

1)00001到09999是離散輸出（線圈）；

2)10001到19999是離散輸入（觸點(diǎn)）；

3)30001到39999是輸入寄存器（通常是模擬量輸入）；

4)40001到49999是保持寄存器。

表1為映射Modbus地址至S7-200地址的具體情況。

表1 S7-200的Modbus地址映射

2 S7-200PLC對(duì)WJ200變頻器的控制實(shí)現(xiàn)

2.1 Modbus協(xié)議初始化

WJ200中關(guān)于變頻器運(yùn)行停止的線圈編號(hào)為0001h，文獻(xiàn)[1]第8~21頁(yè)給出了頻率設(shè)定的保持寄存器的編號(hào)有2個(gè)，分別是0001h和0002h[6]。

線圈和操持寄存器的寫(xiě)入方式，要注意線圈地址和線圈編號(hào)的變換關(guān)系，線圈地址=線圈編號(hào)－1；保持寄存器地址和編號(hào)的變換關(guān)系，寄存器地址=寄存器編號(hào)－1[2]。

在S7-200中使用Modbus協(xié)議，首先要使用CTRL初始化指令，如圖1所示，波特率為9600 Bd/s，無(wú)校驗(yàn)，響應(yīng)時(shí)間為500 ms，WJ200變頻器中也做同樣設(shè)置。

圖1 CTRL指令初始化

圖2 啟停控制MSG指令的內(nèi)容

2.2 啟?？刂芃SG指令A(yù)ddr的確定

執(zhí)行MSG指令，用于啟動(dòng)Modbus從站的請(qǐng)求并處理響應(yīng)。本例將從站地址設(shè)為3，執(zhí)行寫(xiě)入動(dòng)作，WJ200變頻器中也做同樣設(shè)置。啟?？刂芃SG指令A(yù)ddr的確定，直接影響PLC是否成功控制變頻器，是解決S7-200控制WJ200變頻器的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)之一。圖2給出S7-200控制WJ200變頻器啟停的MSG指令。

地址00001到09999是離散輸出，即線圈。從表1可看出：00001到00128依次對(duì)應(yīng)Q0.0到Q15.7的實(shí)際輸出。參考文獻(xiàn)[2]，WJ200變頻器的啟?？刂剖蔷幪?hào)為0001h的線圈，該線圈對(duì)應(yīng)的地址為編號(hào)－1，應(yīng)為0000h，該地址加上Modbus地址就是上述Addr的地址。

通過(guò)分析可知：WJ200所說(shuō)的線圈與文獻(xiàn)[1]中實(shí)際輸出線圈是完全不同的，前者是通過(guò)通訊線與主機(jī)進(jìn)行通訊的存儲(chǔ)器上的地址，后者雖然也是存儲(chǔ)器，但是對(duì)應(yīng)著實(shí)際的輸出，可實(shí)際接線輸出信號(hào)，而不僅僅是存在于程序中。它可能對(duì)應(yīng)的是40001到40009，但是文獻(xiàn)[1]說(shuō)這部分地址是寄存器，文獻(xiàn)[2]說(shuō)的則是線圈。

經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)啟?？刂芃SG指令的Addr在輸入1時(shí)可以正常通訊，顯然0000h加的是00001，即00001不僅僅可以對(duì)應(yīng)Q0.0的實(shí)際輸出，也可以對(duì)應(yīng)一個(gè)虛擬的線圈，通過(guò)程序編寫(xiě)可以控制該線圈的通斷。圖3給出了正確的啟?？刂芃SG指令。

圖3 正確的啟?？刂芃SG指令

2.3 頻率寫(xiě)入MSG指令A(yù)ddr的確定

頻率寫(xiě)入MSG指令A(yù)ddr的確定，同樣直接影響PLC對(duì)變頻器控制是否成功，是解決S7-200控制WJ200變頻器的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，S7-200控制WJ200變頻率寫(xiě)入的MSG指令內(nèi)容如圖4所示。

圖4 頻率寫(xiě)入MSG指令的內(nèi)容

文獻(xiàn)[2]指出：頻率寫(xiě)入的是編號(hào)為0001h和0002h的寄存器，前者是根據(jù)文獻(xiàn)[1]的說(shuō)法，地址40001到49999用于保持寄存器。根據(jù)寄存器地址和編號(hào)的關(guān)系，對(duì)應(yīng)頻率寫(xiě)入寄存器的地址分別為40001和40002。

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，這種選擇會(huì)把最常用的選項(xiàng)放在前邊，若選40001，就會(huì)出錯(cuò)，造成無(wú)法寫(xiě)入的問(wèn)題。經(jīng)試驗(yàn)，地址選擇40002后，調(diào)試正常，問(wèn)題得到圓滿解決。圖5給出正確的啟?？刂芃SG指令和頻率寫(xiě)入MSG指令。

圖5 正確的頻率寫(xiě)入MSG指令

確定了啟?？刂芃SG指令A(yù)ddr和頻率寫(xiě)入MSG指令A(yù)ddr之后，剩下問(wèn)題就迎刃而解，即可實(shí)現(xiàn)S7-200對(duì)WJ200變頻器的控制。

3 結(jié)語(yǔ)

同一品牌設(shè)備間的操作一般有具體的指導(dǎo)資料，不同品牌、不同元件之間的通訊則紛繁復(fù)雜，廠家提供的資料也可能存在不完善的地方，造成這種邊界線上的問(wèn)題不容易解決，這時(shí)就要仔細(xì)地閱讀這些資料，對(duì)每一種可能的組合都進(jìn)行調(diào)試并做好詳細(xì)記錄，仔細(xì)篩查各種原因，直至解決問(wèn)題。

[1] 徐家明.基于USS協(xié)議的PLC與變頻器的通信設(shè)計(jì)與研究[D].武漢:武漢科技大學(xué),2008.

[2] 楊艷,徐世許,王偉.使用協(xié)議宏實(shí)現(xiàn)歐姆龍PLC與三菱PLC的通信[J].自動(dòng)化儀表,2009,30(6):17-19.

[3] 武朝,徐聰,張文君.基于Modbus協(xié)議的S7-200PLC主從結(jié)構(gòu)的通信技術(shù)研究[J].機(jī)械與電子,2011(4):26-29.

[4] 郭福田,劉心紅,曾麗麗,等.監(jiān)控系統(tǒng)中S7-200 系列PLC的通信協(xié)議設(shè)計(jì)[J].大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào),2014,34(3):5-9.

[5] 西門(mén)子S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)[Z].2008-08.

[6] 日立變頻器WJ200系列使用說(shuō)明書(shū)[Z].

Research on Communication Technology Between S7-200PLC and WJ200 Frequency Converter

Yan Wei

(Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd.)

For the communication difficulties between Siemens S7-200PLC and Hitachi WJ200 inverter, the communication between Siemens S7-200PLC and Hitachi WJ200 frequency converter was studied. Firstly, the start/stop frequency and writing of Hitachi WJ200 inverter were controlled by the Siemens S7-200PLC. And then after the actual programming and repeated debugging, the communication between Siemens S7-200PLC and Hitachi WJ200 inverter was achieved. Finally, recommendations for resolving such communication problems were provided.

Siemens S7-200; Hitachi WJ200 Frequency Converter; Communication Technology

閆偉，女，1977年生，中專，技術(shù)員，主要從事機(jī)電一體化研究。