|
引言 隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越顯示其強(qiáng)大的核心控制功能，PLC和其他設(shè)備之間的連接已經(jīng)從比較煩瑣的傳統(tǒng)I/O方式向越來越受歡迎的簡潔先進(jìn)的通信方式過渡，不僅為設(shè)計(jì)者節(jié)省了大量的硬件成本，更能為遠(yuǎn)程控制，組網(wǎng)提供了可能，使控制系統(tǒng)更加無縫地融為一體。 本文主要通過艾默生PLC和多臺變頻器組網(wǎng)通信（以MODBUS協(xié)議方式）為例，說明PLC和多臺變頻器網(wǎng)絡(luò)控制的通信程序的設(shè)計(jì)方法。 一、 MODBUS協(xié)議簡要介紹 Modbus協(xié)議由美國著名的MODICON公司提出，通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控，它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：IPC，HMI，PLC等；典型的從設(shè)備：各種儀表，PLC，變頻器等。主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢和從設(shè)備回應(yīng)的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯誤檢測域。Modbus協(xié)議同時支持RTU模式和ASCII模式，RTU模式對應(yīng)的幀格式如下：（ASCII模式介紹省略） 
更詳細(xì)的說明請查閱MODBUS協(xié)議的有關(guān)資料（或登陸網(wǎng)站 www.modbus.org）。 二、 艾默生PLC集成的MODBUS協(xié)議功能 艾默生EC20系列PLC的通信口COM 1集成了MODBUS主站協(xié)議， 在編程時先在編程軟件的系統(tǒng)塊里進(jìn)行設(shè)置具體如下：系統(tǒng)塊—》“通信口”菜單—》“通信口1參數(shù)設(shè)置”菜單—》 選“MODBUS協(xié)議”—》 進(jìn)行“MODBUS設(shè)置”—》 進(jìn)行通信參數(shù)和（主模式）站號等設(shè)置即可。 然后利用MODBUS指令進(jìn)行編程-----------MODBUS （S1） （S2）（S3）各參數(shù)含義如下： S1 指定的通訊通道; S2 發(fā)送數(shù)據(jù)起始地址; S3 接收數(shù)據(jù)起始地址; MODBUS指令發(fā)送過程中，自動加上所需的起始字符，結(jié)束字符和校驗(yàn)和；發(fā)送的數(shù)據(jù)，不需設(shè)定發(fā)送的數(shù)據(jù)長度，系統(tǒng)會根據(jù)功能碼自動按系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定長度進(jìn)行發(fā)送。 2個重要的通信標(biāo)志：SM135-- MODBUS的通訊成功標(biāo)志位，通訊成功時置位，不會自動復(fù)位，所以在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候要進(jìn)行一次復(fù)位；SM136—MODBUS的通信錯誤標(biāo)志位，通信錯誤（包括從設(shè)備沒有回應(yīng)）時置位，不會自動復(fù)位，所以在接收數(shù)據(jù)的時候要進(jìn)行一次復(fù)位； 三、 艾默生變頻器通信協(xié)議 艾默生公司生產(chǎn)的EV系列變頻器都集成MODBUS協(xié)議，且提供RS232C和RS485通信口供用戶選擇，所以通過PLC和變頻器通信的方式完成控制比較簡單經(jīng)濟(jì)，而且顯得系統(tǒng)比較高檔，下面簡單介紹其協(xié)議： 1. 支持MODBUS RTU和ASCII格式； 2. 參數(shù)的MODBUS協(xié)議地址影射規(guī)則：變頻器的功能碼參數(shù)、控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)都映射為Modbus的讀寫寄存器。變頻器功能碼的組號映射為寄存器地址的高字節(jié)，組內(nèi)索引映射為寄存器地址的低字節(jié)。變頻器的控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)均虛擬為變頻器功能碼組。功能碼組號與其映射的寄存器地址高字節(jié)的對應(yīng)關(guān)系如下：F0組：0x00；F1組：0x01；F2組：0x02；F3組：0x03；F4組：0x04；F5組：0x05；F6組：0x06；F7組：0x07；F8組：0x08；F9組：0x09；FA組：0x0A；Fb組：0x0B；FC組：0x0C；Fd組：0x0D；FE組：0x0E；FF組：0x0F；FH組：0x10；FL組：0x11；Fn組：0x12；FP組：0x13；FU組：0x14；變頻器控制參數(shù)組：0x32；變頻器狀態(tài)參數(shù)組：0x33。例如變頻器功能碼參數(shù)F3.02的寄存器地址為0x302，變頻器功能碼參數(shù)FF.01的寄存器地址為0xF01。 3. 支持的功能碼如下：
4. 具體的協(xié)議介紹請參考艾默生變頻器用戶手冊； 四、 程序流程圖 主設(shè)備對從設(shè)備的消息查詢命令主要分為2大類，連續(xù)命令序列和隨機(jī)命令序列。 連續(xù)命令序列： 主設(shè)備需要定時或連續(xù)向從設(shè)備發(fā)送的命令序列。特點(diǎn)是周期性，連續(xù)性。如PLC對變頻器讀取運(yùn)行頻率命令，運(yùn)行狀態(tài)命令等。 隨機(jī)命令序列： 主設(shè)備不定時或隨機(jī)向從設(shè)備發(fā)送的命令序列。特點(diǎn)是不定時性，隨機(jī)性。如PLC對變頻器的啟停控制，改寫頻率或其他參數(shù)等。 五、程序清單：（ 子程序和主程序 ） 本程序主要介紹1臺EC20PLC（作為主站）按照MODBUS協(xié)議網(wǎng)絡(luò)對3臺變頻器（從站號分別是2，3，4）進(jìn)行通信控制的簡單范例，本例中： 連續(xù)命令序列 包括對2，3，4號變頻器的運(yùn)行頻率的讀取； 隨機(jī)命令序列 包括對2，3，4號變頻器進(jìn)行啟動，停止，更改頻率的命令操作; 1） “變頻器正轉(zhuǎn)”子程序清單如下： //主程序中用M1993作為各發(fā)送輔助使能，主要用于 MODBUS指令的上升沿觸發(fā)無其他用 LD LM0 //位輸入?yún)?shù)型—發(fā)送輔助使能 RST SM135 //復(fù)位成功標(biāo)志 RST SM136 //復(fù)位失敗標(biāo)志 LD SM0 //運(yùn)行標(biāo)志 MOV Z0 V9 //保存Z0值到V9 LD SM0 //運(yùn)行標(biāo)志 MOV V0 V10 //從機(jī)地址 MOV 16#6 V11 //功能碼 MOV 16#32 V12 //寄存器地址高字節(jié) MOV 16#0 V13 //寄存器地址低字節(jié) MOV 1 V14 //寫入數(shù)據(jù)高字節(jié) MOV 16#C7 V15 //寫入數(shù)據(jù)低字節(jié) //以下把發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到D7940-D7945里 LD SM0 MOV 0 Z0 LD SM0 FOR 6 LD SM0 MOV V10Z0 D7940Z0 LD SM0 INC Z0 NEXT //發(fā)送接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)放在D7970開始區(qū)域 LD LM0 MODBUS 1 D7940 D7970 RST LM0 //馬上復(fù)位發(fā)送輔助使能 //無論成功失敗都還原Z0值 //當(dāng)然這里省略了錯誤報告的處理 LD SM135 OR SM136 EU //上升沿 MOV V9 Z0 2） “停機(jī)”子程序（省略） 3） “設(shè)定頻率”子程序（省略） 4） “讀取運(yùn)行頻率”子程序（省略） 5） 主程序清單： //******以下為通信邏輯處理部分****** LD SM1 //運(yùn)行第一周期脈沖 //***這里省略了檢查從機(jī)準(zhǔn)備好否的環(huán)節(jié)*** //***程序里設(shè)計(jì)了3個連續(xù)命令序列*** RST M6 //復(fù)位連續(xù)命令序列1使能標(biāo)志 RST M7 //復(fù)位連續(xù)命令序列2使能標(biāo)志 RST M8 //復(fù)位連續(xù)命令序列3使能標(biāo)志 ED //下降沿 //置位連續(xù)命令序列1使能標(biāo)志，以開始第1條連續(xù)命令執(zhí)行 SET M6 //***程序里設(shè)計(jì)了共9個隨機(jī)命令序列*** //只要有至少1個隨機(jī)命令， // M1000=ON，表示有隨機(jī)命令等待，這樣在連續(xù)命令切換時優(yōu)先執(zhí)行隨機(jī)命令系列。 LD M0 //隨機(jī)命令序列1使能標(biāo)志 OR M1 //隨機(jī)命令序列2使能標(biāo)志 OR M2 //隨機(jī)命令序列3使能標(biāo)志 OR M3 //隨機(jī)命令序列4使能標(biāo)志 OR M4 //隨機(jī)命令序列5使能標(biāo)志 OR M5 //隨機(jī)命令序列6使能標(biāo)志 OR M9 //隨機(jī)命令序列7使能標(biāo)志 OR M10 //隨機(jī)命令序列8使能標(biāo)志 OR M11 //隨機(jī)命令序列9使能標(biāo)志 SET M1000 //所有隨機(jī)命令都處理完成后， M1000=OFF，表示隨機(jī)命令完成，則連續(xù)命令可以正常切換。 LDI M0 ANI M1 ANI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI M9 ANI M10 ANI M11 RST M1000 //任何1個連續(xù)命令未完成時，M1001=ON，標(biāo)志連續(xù)命令在進(jìn)行，如果有隨機(jī)命令必須等待。 LD M6 OR M7 OR M8 SET M1001 //連續(xù)命令處于切換狀態(tài)時，M1001=OFF，標(biāo)志連續(xù)命令完成，如果有隨機(jī)命令可以進(jìn)行。 LDI M6 ANI M7 ANI M8 RST M1001 //每1個連續(xù)命令完成且無隨機(jī)命令等待時，啟動延時T0 100MS，以便切換下1個連續(xù)命令執(zhí)行 LD M100 //連續(xù)命令1完成標(biāo)志 OR M101 //連續(xù)命令2完成標(biāo)志 OR M102 //連續(xù)命令3完成標(biāo)志 ANI M1000 TON T0 1 //啟動延時T0 100MS //****************************************** //**********以下為3個連續(xù)命令序列********** //調(diào)用“讀取運(yùn)行頻率”子程序-2#站，頻率存在D1000里； //通信成功或失敗都復(fù)位連續(xù)命令序列1使能標(biāo)志M6，同時置位完成標(biāo)志M100，以便進(jìn)行切換。當(dāng)然這里省略了失敗的處理子程序； //延時T0時間后，執(zhí)行連續(xù)命令2序列，置位連續(xù)命令2序列使能標(biāo)志M7； LD M6 //連續(xù)命令序列1使能 MPS EU SET M1993 //發(fā)送前置位發(fā)送輔助標(biāo)志 MRD CALL 讀取運(yùn)行頻率 2 M1993 D1000 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位，頻率存放地址 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M6 SET M100 LD T0 AND M100 EU RST M100 //復(fù)位連續(xù)命令1完成標(biāo)志 SET M7 //調(diào)用“讀取運(yùn)行頻率”子程序-3#站，頻率存在D1001里； //通信成功或失敗都復(fù)位連續(xù)命令序列2使能標(biāo)志M7，同時置位完成標(biāo)志M101，以便進(jìn)行切換。當(dāng)然這里省略了失敗的處理子程序； //延時T0時間后，執(zhí)行連續(xù)命令3序列，置位連續(xù)命令3序列使能標(biāo)志M8； LD M7 //連續(xù)命令2序列使能 MPS EU SET M1993 //發(fā)送前置位發(fā)送輔助標(biāo)志 MRD CALL 讀取運(yùn)行頻率 3 M1993 D1001 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位，頻率存放地址 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M7 //復(fù)位使能標(biāo)志 SET M101 //置位完成標(biāo)志 LD T0 AND M101 EU RST M101 //復(fù)位連續(xù)命令2完成標(biāo)志 SET M8 //置位連續(xù)命令3使能標(biāo)志 //調(diào)用“讀取運(yùn)行頻率”子程序-4#站，頻率存在D1002里 //通信成功或失敗都復(fù)位連續(xù)命令序列3使能標(biāo)志M8，同時置位完成標(biāo)志M102，以便進(jìn)行切換。當(dāng)然這里省略了失敗的處理子程序； //延時T0時間后，重新執(zhí)行連續(xù)命令1序列，置位連續(xù)命令1序列使能標(biāo)志M6； LD M8 //連續(xù)命令3序列使能 MPS EU SET M1993 MRD CALL 讀取運(yùn)行頻率 4 M1993 D1002 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位，頻率存放地址 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M8 SET M102 LD T0 AND M102 EU RST M102 SET M6 //****************************************** //**********以下是9個隨機(jī)命令序列*********** //9個隨機(jī)命令思路都一樣； //隨機(jī)命令使能標(biāo)志置位后，若連續(xù)命令處于切換狀態(tài)，則可進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，否則只有等待； //發(fā)送時先置位發(fā)送輔助位M1993，調(diào)用子程序進(jìn)行發(fā)送和接收； //無論通信成功或失敗都復(fù)位各自的隨機(jī)命令使能標(biāo)志，當(dāng)然這里仍然省略了通信錯誤處理程序； //如果所有的隨機(jī)命令都完成，則隨機(jī)命令等待標(biāo)志M1000=OFF； //調(diào)用“頻率設(shè)定”子程序-2#站 LD M9 //隨機(jī)命令序列7使能標(biāo)志 ANI M1001 //判斷連續(xù)命令處于切換狀態(tài)時 MPS EU SET M1993 //置位發(fā)送輔助位 MRD CALL 運(yùn)頻設(shè)定 2 D1100 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，設(shè)定頻率，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M9 //復(fù)位隨機(jī)命令序列7使能標(biāo)志 //調(diào)用“頻率設(shè)定”子程序-3#站 LD M10 //隨機(jī)命令序列8使能標(biāo)志 ANI M1001 //判斷連續(xù)命令處于切換狀態(tài)時； MPS EU SET M1993 //置位發(fā)送輔助位 MRD CALL 運(yùn)頻設(shè)定 3 D1101 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，設(shè)定頻率，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M10 //調(diào)用“頻率設(shè)定”子程序-4#站 LD M11 /隨機(jī)命令序列9使能標(biāo)志 ANI M1001 MPS EU SET M1993 MRD CALL 運(yùn)頻設(shè)定 4 D1102 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，設(shè)定頻率，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M10 //調(diào)用“正轉(zhuǎn)開機(jī)”子程序-2#站 LD X11 //開機(jī)按扭 EU SET M0 //隨機(jī)命令序列1使能標(biāo)志 LD M0 ANI M1001 MPS EU SET M1993 MRD CALL 正轉(zhuǎn)開機(jī) 2 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M0 //調(diào)用“正轉(zhuǎn)開機(jī)”子程序-3#站 LD X12 //開機(jī)按扭 EU SET M1 //隨機(jī)命令序列2使能標(biāo)志 LD M1 ANI M1001 MPS EU SET M1993 MRD CALL 正轉(zhuǎn)開機(jī) 3 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M1 //調(diào)用“正轉(zhuǎn)開機(jī)”子程序-4#站 LD X13 //開機(jī)按扭 EU SET M2 //隨機(jī)命令序列3使能標(biāo)志 LD M2 ANI M1001 MPS EU SET M1993 MRD CALL 正轉(zhuǎn)開機(jī) 4 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M2 //調(diào)用“停機(jī)”子程序-2#站 LD X14 //停機(jī)按扭 EU SET M3 //隨機(jī)命令序列4使能標(biāo)志 LD M3 ANI M1001 MPS EU SET M1993 MRD CALL 停機(jī) 2 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M3 //調(diào)用“停機(jī)”子程序-3#站 LD X15 //停機(jī)按扭 EU SET M4 //隨機(jī)命令序列5使能標(biāo)志 LD M4 ANI M1001 MPS EU SET M1993 MRD CALL 停機(jī) 3 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M4 //調(diào)用“停機(jī)”子程序-4#站 LD X16 //停機(jī)按扭 EU SET M5 //隨機(jī)命令序列6使能標(biāo)志 LD M5 ANI M1001 MPS EU SET M1993 MRD CALL 停機(jī) 4 M1993 //參數(shù)注釋：站地址，發(fā)送輔助位 MPP LD SM135 OR SM136 ANB RST M5 六、 程序說明： 例程設(shè)計(jì)時實(shí)際在連續(xù)命令序列切換的間隙停留了100MS的時間，這就是說程序中的連續(xù)序列是間歇性的；如果要采用非間歇性的連續(xù)序列，把中間的延時部分去掉就可以了。 七、 結(jié)論 本例程所闡述的通信序列邏輯處理的方法在筆者的一些項(xiàng)目中得到實(shí)際應(yīng)用，效果也達(dá)到預(yù)期設(shè)想，運(yùn)行比較穩(wěn)定，這種PLC通過通信的方式對多臺變頻器通信的方法在實(shí)際應(yīng)用中有很大的參考價值，不僅能夠充分利用EMERSON PLC和變頻器的硬件資源達(dá)到節(jié)省成本的目的，而且更易于進(jìn)行整個系統(tǒng)的整合。 來源： 電子工程網(wǎng) |
