艾默生工业自动化 李庆敏
本文通过艾默生PLC和多台变频器组网通信控制编程（以MODBUS协议方式）为例，说明PLC和多台变频器网络控制的通信程序的设计方法。
Serves to illuminate design of communication program based on PLC and multi converter network control, by taking the match under MODBUS mode
关键词：艾默生PLC，变频器，MODBUS协议，连续命令序列，随机命令序列
KEY WORDS：EMERSON PLC，INVERTER，MODBUS PROTOCOL， a series of orders， incidental orders
引言 随着PLC技术的不断发展，越来越显示其强大的核心控制功能，PLC和其他设备之间的连接已经从比较烦琐的传统I/O方式向越来越受欢迎的简洁先进的通信方式过渡，不仅为设计者节省了大量的硬件成本，更能为远程控制，组网提供了可能，使控制系统更加无缝地融为一体。
本文主要通过艾默生PLC和多台变频器组网通信（以MODBUS协议方式）为例，说明PLC和多台变频器网络控制的通信程序的设计方法。
一、 MODBUS协议简要介绍
Modbus协议由美国著名的MODICON公司提出，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控，它已经成为一通用工业标准。控制器通信使用主—从技术，即仅一设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备：IPC，HMI，PLC等；典型的从设备：各种仪表，PLC，变频器等。主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询和从设备回应的格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、错误检测域。Modbus协议同时支持RTU模式和ASCII模式，RTU模式对应的帧格式如下：(ASCII模式介绍省略)
二、 艾默生PLC集成的MODBUS协议功能
艾默生EC20系列PLC的通信口COM 1集成了MODBUS主站协议， 在编程时先在编程软件的系统块里进行设置具体如下：系统块—>“通信口”菜单—>“通信口1参数设置”菜单—> 选“MODBUS协议”—> 进行“MODBUS设置”—> 进行通信参数和（主模式）站号等设置即可。
然后利用MODBUS指令进行编程-----------MODBUS (S1) （S2）（S3）各参数含义如下：
S1 指定的通讯通道;
S2 发送数据起始地址;
S3 接收数据起始地址;
MODBUS指令发送过程中，自动加上所需的起始字符，结束字符和校验和；发送的数据，不需设定发送的数据长度，系统会根据功能码自动按系统内部设定长度进行发送。
2个重要的通信标志：SM135-- MODBUS的通讯成功标志位，通讯成功时置位,不会自动复位，所以在发送数据的时候要进行一次复位；SM136—MODBUS的通信错误标志位，通信错误（包括从设备没有回应）时置位，不会自动复位，所以在接收数据的时候要进行一次复位；
三、 艾默生变频器通信协议
艾默生公司生产的EV系列变频器都集成MODBUS协议，且提供RS232C和RS485通信口供用户选择，所以通过PLC和变频器通信的方式完成控制比较简单经济，而且显得系统比较高档，下面简单介绍其协议：
1. 支持MODBUS RTU和ASCII格式；
2. 参数的MODBUS协议地址影射规则：变频器的功能码参数、控制参数和状态参数都映射为Modbus的读写寄存器。变频器功能码的组号映射为寄存器地址的高字节，组内索引映射为寄存器地址的低字节。变频器的控制参数和状态参数均虚拟为变频器功能码组。功能码组号与其映射的寄存器地址高字节的对应关系如下：F0组：0x00；F1组：0x01；F2组：0x02；F3组：0x03；F4组：0x04；F5组：0x05；F6组：0x06；F7组：0x07；F8组：0x08；F9组：0x09；FA组：0x0A；Fb组：0x0B；FC组：0x0C；Fd组：0x0D；FE组：0x0E；FF组：0x0F；FH组：0x10；FL组：0x11；Fn组：0x12；FP组：0x13；FU组：0x14；变频器控制参数组：0x32；变频器状态参数组：0x33。例如变频器功能码参数F3.02的寄存器地址为0x302，变频器功能码参数FF.01的寄存器地址为0xF01。
3. 支持的功能码如下：
|
功能码 |
功能码意义 |
|
0x03 |
读取变频器功能码参数和运行状态参数 |
|
0x06 |
改写单个变频器功能码或者控制参数，掉电之后不保存 |
|
0x08 |
线路诊断 |
|
0x10 |
改写多个变频器功能码或者控制参数，掉电之后不保存 |
|
0x41 |
改写单个变频器功能码或者控制参数，掉电之后保存 |
|
0x42 |
功能码管理 |
4. 具体的协议介绍请参考艾默生变频器用户手册；
四、 程序流程图
主设备对从设备的消息查询命令主要分为2大类，连续命令序列和随机命令序列。
连续命令序列: 主设备需要定时或连续向从设备发送的命令序列.特点是周期性,连续性.如PLC对变频器读取运行频率命令,运行状态命令等。
五、程序清单：( 子程序和主程序 )
本程序主要介绍1台EC20PLC（作为主站）按照MODBUS协议网络对3台变频器(从站号分别是2,3,4)进行通信控制的简单范例，本例中：
连续命令序列 包括对2,3,4号变频器的运行频率的读取；
随机命令序列 包括对2,3,4号变频器进行启动，停止，更改频率的命令操作;
1） “变频器正转”子程序清单如下：
//主程序中用M1993作为各发送辅助使能，主要用于 MODBUS指令的上升沿触发无其他用
LD LM0 //位输入参数型—发送辅助使能
RST SM135 //复位成功标志
RST SM136 //复位失败标志
LD SM0 //运行标志
MOV Z0 V9 //保存Z0值到V9
LD SM0 //运行标志
MOV V0 V10 //从机地址
MOV 16#6 V11 //功能码
MOV 16#32 V12 //寄存器地址高字节
MOV 16#0 V13 //寄存器地址低字节
MOV 1 V14 //写入数据高字节
MOV 16#C7 V15 //写入数据低字节
//以下把发送数据转移到D7940-D7945里
LD SM0
MOV 0 Z0
LD SM0
FOR 6
LD SM0
MOV V10Z0 D7940Z0
LD SM0
INC Z0
NEXT
//发送接收数据,数据放在D7970开始区域
LD LM0
MODBUS 1 D7940 D7970
RST LM0 //马上复位发送辅助使能
//无论成功失败都还原Z0值
//当然这里省略了错误报告的处理
LD SM135
OR SM136
EU //上升沿
MOV V9 Z0
2） “停机”子程序（省略）
3） “设定频率”子程序（省略）
4） “读取运行频率”子程序（省略）
5） 主程序清单:
//******以下为通信逻辑处理部分******
LD SM1 //运行第一周期脉冲
//***这里省略了检查从机准备好否的环节***
//***程序里设计了3个连续命令序列***
RST M6 //复位连续命令序列1使能标志
RST M7 //复位连续命令序列2使能标志
RST M8 //复位连续命令序列3使能标志
ED //下降沿
//置位连续命令序列1使能标志,以开始第1条连续命令执行
SET M6
//***程序里设计了共9个随机命令序列***
//只要有至少1个随机命令, // M1000=ON,表示有随机命令等待,这样在连续命令切换时优先执行随机命令系列.
LD M0 //随机命令序列1使能标志
OR M1 //随机命令序列2使能标志
OR M2 //随机命令序列3使能标志
OR M3 //随机命令序列4使能标志
OR M4 //随机命令序列5使能标志
OR M5 //随机命令序列6使能标志
OR M9 //随机命令序列7使能标志
OR M10 //随机命令序列8使能标志
OR M11 //随机命令序列9使能标志
SET M1000
//所有随机命令都处理完成后, M1000=OFF,表示随机命令完成,则连续命令可以正常切换。
LDI M0
ANI M1
ANI M2
ANI M3
ANI M4
ANI M5
ANI M9
ANI M10
ANI M11
RST M1000
//任何1个连续命令未完成时，M1001=ON，标志连续命令在进行，如果有随机命令必须等待。
LD M6
OR M7
OR M8
SET M1001
//连续命令处于切换状态时，M1001=OFF，标志连续命令完成，如果有随机命令可以进行。
LDI M6
ANI M7
ANI M8
RST M1001
//每1个连续命令完成且无随机命令等待时,启动延时T0 100MS,以便切换下1个连续命令执行
LD M100 //连续命令1完成标志
OR M101 //连续命令2完成标志
OR M102 //连续命令3完成标志
ANI M1000
TON T0 1 //启动延时T0 100MS
//******************************************
//**********以下为3个连续命令序列**********
//调用“读取运行频率”子程序-2#站，频率存在D1000里；
//通信成功或失败都复位连续命令序列1使能标志M6，同时置位完成标志M100，以便进行切换。当然这里省略了失败的处理子程序；
//延时T0时间后，执行连续命令2序列，置位连续命令2序列使能标志M7；
LD M6 //连续命令序列1使能
MPS
EU
SET M1993 //发送前置位发送辅助标志
MRD
CALL 读取运行频率 2 M1993 D1000
//参数注释：站地址，发送辅助位，频率存放地址
MPP
LD SM135
OR SM136
ANB
RST M6
SET M100
LD T0
AND M100
EU
RST M100 //复位连续命令1完成标志
SET M7
//调用“读取运行频率”子程序-3#站，频率存在D1001里；
//通信成功或失败都复位连续命令序列2使能标志M7，同时置位完成标志M101，以便进行切换。当然这里省略了失败的处理子程序；
//延时T0时间后，执行连续命令3序列，置位连续命令3序列使能标志M8；
LD M7 //连续命令2序列使能
MPS
EU
SET M1993 //发送前置位发送辅助标志
MRD
CALL 读取运行频率 3 M1993 D1001
//参数注释：站地址，发送辅助位，频率存放地址
MPP
LD SM135
OR SM136
ANB
RST M7 //复位使能标志
SET M101 //置位完成标志
LD T0
AND M101
EU
RST M101 //复位连续命令2完成标志
SET M8 //置位连续命令3使能标志
//调用“读取运行频率”子程序-4#站，频率存在D1002里
//通信成功或失败都复位连续命令序列3使能标志M8，同时置位完成标志M102，以便进行切换。当然这里省略了失败的处理子程序；
//延时T0时间后，重新执行连续命令1序列，置位连续命令1序列使能标志M6；
|
点击查阅流程图
