陶瓷生產(chǎn)線PLC與變頻器的通訊

吳小兵

摘 要：本文通過詳述歐姆龍 CP1H PLC用串口通過Modbus-RTU協(xié)議與安川V1000變頻器的通訊。方便大家掌握Modbus-RTU協(xié)議的通訊方式，了解CP1H PLC的簡(jiǎn)易通訊模式。

關(guān)鍵詞：V1000變頻器;CP1H PLC;Modbus-RTU

1 前 言

目前在陶瓷生產(chǎn)線上設(shè)備，如窯爐、釉線、進(jìn)出窯輔機(jī)，包裝線等設(shè)備使用的變頻，常用的有安川、三菱、匯川等品牌。PLC品牌常用的有歐姆龍、三菱、西門子等。集中控制的變頻器數(shù)量較多，用通訊把變頻器與PLC鏈接后，再通過人機(jī)界面調(diào)整變頻器的常用參數(shù)，操作人員在調(diào)整參數(shù)時(shí)就會(huì)變得非常方便。Modbus已經(jīng)成為國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19582-2008，協(xié)議廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制設(shè)備中。陶瓷生產(chǎn)線的控制終端如變頻器、溫控表等都帶有RS485接口，協(xié)議為Modbus-RTU。人機(jī)界面也可以作為主站直接跟變頻器通訊，但響應(yīng)速度慢，變頻器數(shù)量多時(shí)就不太合適。PLC做主站，把有需要寫入和讀取的參數(shù)通訊，其它內(nèi)容屏蔽，可以有效的縮短通訊時(shí)間。CP1H 是歐姆龍公司新近推出的功能強(qiáng)大的一體化小型 PLC，該機(jī)型擴(kuò)展能力強(qiáng)，可以帶7 塊擴(kuò)展，內(nèi)置 USB 接口，支持編程功能，2 個(gè)可選的 RS422/485 和 RS232C 接口。該機(jī)型支持功能塊編程和 ST 語言編程。安川V1000是陶瓷生產(chǎn)線應(yīng)用廣泛相對(duì)穩(wěn)定的變頻器，它的通訊直接用端子連接，通訊時(shí)穩(wěn)定可靠，能適應(yīng)比較差的環(huán)境。通過 CP1H 的串行通信接口，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。下面就選用陶瓷生產(chǎn)線最常用的PLC 歐姆龍 CP1H跟安川V1000變頻器通訊做詳細(xì)分析。

2 系統(tǒng)組成

（1）歐姆龍 CP1H PLC帶串型通訊模塊CP1W-CIF11

（2）安川變頻器V1000

3 系統(tǒng)設(shè)定

直接使用 CP1H 的Mosbus-RTU簡(jiǎn)易主站功能和支持Modbus-RTU變頻器通信。

該功能只需要在規(guī)定的DM數(shù)據(jù)區(qū)寫入需要發(fā)送的Modbus命令， 觸發(fā)發(fā)送標(biāo)志，CP1H，就可以自動(dòng)發(fā)送添加了CRC16校驗(yàn)的Modbus命令，CP1H將自動(dòng)接收變頻器的響應(yīng)，存儲(chǔ)到特定的DM數(shù)據(jù)區(qū)。使用這種方法不僅可以和變頻器通信，而且可以和任何支持Modbus-RTU協(xié)議的設(shè)備通信。

（1）CP1H設(shè)定：主要設(shè)定串口2為串口網(wǎng)關(guān)功能，通信波特率9600，8，1，N

（2）CP1W-CIF11開關(guān)設(shè)定，1=ON;2，3=ON;5=ON;6=ON變頻器設(shè)定：B1-01=2，頻率由通信給定;H5-01通信地址：每臺(tái)變頻地址不重復(fù);??H5-02通信波特率選擇3 9600;H5-03奇數(shù)偶數(shù)效驗(yàn)? ?選擇無效驗(yàn)。

4 Modbus-RTU串口通信特點(diǎn)

（1）Modbus-RTU可以通過發(fā)送為，將存儲(chǔ)在特定DM區(qū)的數(shù)據(jù)按Modbus-RTU方式發(fā)送出去，自動(dòng)添加CRC校驗(yàn)。

（2）發(fā)送完成后自動(dòng)接收RTU從站的響應(yīng)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在特定區(qū)域（但是如果沒有響應(yīng)，一直會(huì)等待接受數(shù)據(jù)，不能跳出）。

（3）具體地址分配和發(fā)送狀態(tài)位如下：

Modbus-RTU簡(jiǎn)易主站用DM固定分配區(qū)域在以下的DM區(qū)域（串行端口1：D32200 ～ D32249、串行端口2：D32300～ D32349）中保存Modbus-RTU命令。

將「Modbus-RTU簡(jiǎn)易主站功能執(zhí)行開關(guān)」OFF→ON后，應(yīng)答則被保存到以下的DM區(qū)域（串行端口1：D32250 ～ D32299、D32350～ D32399）。如表1所示。

相關(guān)特殊輔助繼電器通過對(duì)以下的「Modbus-RTU簡(jiǎn)易主站功能執(zhí)行開關(guān)」的操作（OFF→ON），按照DM固定分配區(qū)域中設(shè)定的內(nèi)容，Modbus-RTU命令自動(dòng)發(fā)出，正常結(jié)束/異常結(jié)束反映到標(biāo)志上。如表2所示。

這里需要注意通信數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) D32302和D32202在標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議中是沒有該參數(shù)的，該數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)是指從該地址以后的所有Modbus命令字節(jié)數(shù)，不包括 CRC16 的 2 個(gè)字節(jié)數(shù)。

在D32300填寫數(shù)據(jù)如下：0001，0006，0004， 0002，1388，向1號(hào)變頻器寫入頻率25 Hz，其中 0004 是標(biāo)準(zhǔn) Modbus 協(xié)議內(nèi)沒有的數(shù)據(jù)。指0002，1388，共 4個(gè)字節(jié)。

之后觸發(fā)串口2 的發(fā)送位：A640.00，CP1H會(huì)自動(dòng)將標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議發(fā)送出去。然后將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在D32350開始的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)。另接受到的實(shí)際值在D32354～D32355中，分四個(gè)字節(jié)顯示，分別在D32354 中的低位和D3235中的高位，其正確結(jié)果需要通過移位整理才能正確顯示，需要注意。

5 程序控制

（1）控制1臺(tái)變頻器不間斷讀取變頻器的頻率指令值。

DM32300 ～ DM32304：0001，0003，0004，0023，0002，讀取變頻器1號(hào)0023寄存器開始2各字。接受到的實(shí)際值在 D32354～D32355 中，分四個(gè)字節(jié)顯示，分別在D32354中的低位和D32355中的高位。用XFRB指令傳送以后得到的頻率值在DM606。

注釋：1）只要W0.00不工作時(shí)讀繼電器W0.01就工作;

2）W0.01觸發(fā)A640.00發(fā)送開始，發(fā)送數(shù)據(jù);

3）發(fā)送失敗時(shí)，A640.02將W00.01復(fù)位，重新開始發(fā)送;

4）發(fā)送完成后，A640.01將W00.01復(fù)位，再次進(jìn)行發(fā)送。

（2）輪巡讀取多臺(tái)變頻器數(shù)據(jù)，在需要時(shí)寫變頻器數(shù)據(jù)（需要時(shí)在寫）。

實(shí)際控制中可能讀取命令較多，而寫變頻器參數(shù)次數(shù)較少，那么將讀寫命令使用一個(gè)位區(qū)分，將該位的非串接在讀取傳送前，該位的非串在寫命令的產(chǎn)送前，從而可以決定本次發(fā)送讀命令還是寫命令。具體如下：

D32300的低8位是從站的節(jié)點(diǎn)地址D600;D32301的低8位是命令代碼 例如010是寫多個(gè)寄存器命令，006是寫單個(gè)寄存器，003是讀寄存器;D32302的通訊數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)指從D32303開始的通訊數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，需要用戶根據(jù)D32203開始寫入的通訊數(shù)據(jù)自己算出一共多少個(gè)字節(jié)然后寫入該通道中。這里是009，表示以下通訊占用9個(gè)字節(jié);D32203：0001 寫操作的起始通道為變頻器內(nèi)的0001H寄存器;D32204：0002 寫連續(xù)2個(gè)寄存器，2個(gè)寄存器分別是001H運(yùn)行方式和0002H設(shè)定頻率;D32205的高8位04表示寫4個(gè)字節(jié)0400需要拆分開來，D32305高8位04表示通訊的2寄存器是4個(gè)字節(jié)，低8位00通過傳送位改變，從D601拆分出來的高8位替換，D601的低8位傳送至D32306，D602為設(shè)定頻率，也是通過傳送位指令XFRB拆分高低位來傳送。

6 結(jié) 語

舉例只是用PLC讀取變頻器的實(shí)際頻率，寫入設(shè)定頻率。實(shí)際應(yīng)用還可以對(duì)變頻器的運(yùn)行電流，電壓等參數(shù)讀取，寫入變頻器的多段速，加減速時(shí)間等參數(shù)。在需要時(shí)寫入變頻器還應(yīng)該注意可以把0900H寄存器寫入0，用于把修改參數(shù)寫入EEPROM，做到參數(shù)保存的功能。熟練掌握PLC通訊，可以幫助操作人員減少工作量。

參考文獻(xiàn)

[1] 安川V1000技術(shù)手冊(cè).

[2] 歐姆龍CP1H操作手冊(cè)和編程手冊(cè).