G120

變頻器技術(shù)及應(yīng)用5.5.1MODBUS通信簡介5.5.2S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS通信5.5.3S7-200

SMART

PLC與G120變頻器的MODBUS通信講授內(nèi)容MODBUS

網(wǎng)絡(luò)通信1

、Modbus協(xié)議介紹Modbus是MODICON公司于1979年開發(fā)的一種通信協(xié)議，是一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。Modbus

協(xié)議是一項應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，包括Modbus

ASCII、Modbus

RTU和ModbusTCP三

種報文類型。標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議物理層接口有RS232

、RS422

、RS485

和以太網(wǎng)口。Modbus串行通信采用Master/Slave

(主/從)方式通信，是請求/應(yīng)答機(jī)制的通信協(xié)議。2

、Modbus

RTU的報文格式Modbus在串行通信時，比較常用Modbus

RTU,它采用循環(huán)冗余校驗

(CRC)來保證報文的正確性。兩條報文之間至少有3.5個字符傳輸時間的空閑間隔。ModbusRTU報文格式如下圖所示，包括1個起始位、8位數(shù)據(jù)位、1個校驗位和1個停止位。5.5.1

MODBUS通信簡介開始/暫停應(yīng)用數(shù)據(jù)單元結(jié)束/暫停從站地址協(xié)議數(shù)據(jù)單元CRC功能代碼數(shù)據(jù)大于等于3.5個字符運(yùn)行時間1Byte1Byte0...255

Byte2Byte大于等于3.5個

字符運(yùn)行時間CRC低位CRC高位5.5.1

MODBUS通信簡介3

、Modbus的功能碼SINAMICS

G120變頻器目前支持的功能碼為FC03

(讀單個或多個寄存器)和FC06

(寫

單個寄存器)。表5-19FC03的報文格式?字節(jié)1?字節(jié)2?字節(jié)3?字節(jié)4?字節(jié)5?字節(jié)6?字節(jié)7?字節(jié)8?地址FC(0x03)?起始地址?(

高

字

節(jié)

)起始地址?(

低

字

節(jié)

)寄存器數(shù)(高字節(jié))寄存器數(shù)(低字節(jié))CRC?CRC?字節(jié)1?字節(jié)2?字節(jié)3?字節(jié)4?字節(jié)5?字節(jié)6字節(jié)7字節(jié)8?地址FC(0x06)?起始地址?(高字節(jié))起始地址?(低字節(jié))新寄存器值(高字節(jié))新寄存器值(低字節(jié))CRC?CRC?FC06的報文格式如表5-20。?表5-20FC06的報文格式?5.5.1

MODBUS

通信簡介4

、Modbus的地址(寄存器)Modbus地址通常是包含數(shù)據(jù)類型和偏移量的5個字符值。第一個字符確定數(shù)據(jù)類型，后

面四個字符選擇數(shù)據(jù)類型內(nèi)的正確數(shù)值。PLC等對G120/S120變頻器的訪問是通過訪問相應(yīng)

的寄存器(地址)實現(xiàn)的。這些寄存器是變頻器廠家依據(jù)Modbus定義的。如寄存器40345代

表G120變頻器的實際電流值。G120變頻器常用的寄存器(地址)如下。40100?控制字RWe-?1?過程數(shù)據(jù)140101主設(shè)定值RW-1?過程數(shù)據(jù)240110狀態(tài)字R-1過程數(shù)據(jù)140111主實際值R-1?過程數(shù)據(jù)2Modbus+

寄存器號描

述Modbus

訪問單位定標(biāo)系數(shù)ON

OFF或

數(shù)值域數(shù)據(jù)參數(shù)

過程數(shù)據(jù)

控制數(shù)據(jù)5.5.1

MODBUS

通信簡介狀態(tài)數(shù)據(jù)403404轉(zhuǎn)速設(shè)定值RRPM10-16250...16250?r002040341轉(zhuǎn)速實際值RRPM10-16250...16250r002240342?軫出頻率RHze100-327.68...32767010024?40343?輸出電壓RVe10...32767?10025403440直流母線電壓RVe100...32767?1002640345?電流實際值ReA100?0..163.83?r0027440346+轉(zhuǎn)矩實際值RNm100-325.00...325.00r0031?403474有功功率實際值RJkW100?0...327.67?10032440348?能耗RKWh21?0..32767?r003940349控制權(quán)Re-10手動自

動r080740240DI0Re10高低10722.0?40241DI1R10高低10722.1440242DI2?R13高低r0722.2040243DI3?R-1?高低10722.3?402442DI4?R1?高低10722.4240245DI5eRA1?高低10722.5403204功率模塊的數(shù)定功率RkWe1000...327.6741020640321電流極限RWe%10P10.0...400.0p064040322?加速時間R.WS100?0.00...650.0p1120403230減速時間R.WeS1000.00...650.00p1121403240基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速R/WeRPM1?6.000...32676p200040260AI0R%100-300.0~300.0+r0755[040261AI1Re%100+-300.0~300.0r0755[1]40262?AI2?Re%100+300.0～300.0+10755[2]40263AI3?R%100300.0~300.00r0755[3]40200DO

01R/W10高低p0730、r747.0、p748.040201DO1R.W一1高低p0731、r747.1、p748.140202?DO2+RW1?高低p0732、7472、p748.240220AO

04RA%1004100.0~100.010774.0440221A01R%100.-100.0~100.010774.140300功率棧編編號R-100...32767?r020040301變頻器的固件R-0.00010.00...327.67r00185.5.1

MODBUS通信簡介數(shù)字量輸出湍模擬量輸出變頻器數(shù)據(jù)按頻器檢剩模擬里輸入數(shù)字量輸入變頻器診斷40400故障號，下標(biāo)0R1?0.32767?r0947[0140401故障號，下標(biāo)1R100..32767410947[1]40402?故障號，下標(biāo)20R3+140.327674109472140403故障號，下標(biāo)3?Re1.20.3276710947[3404042故障號，下標(biāo)起Re100...32767r0947[4404054故障號，下標(biāo)5RA4100.32767109475]40406故障號，下標(biāo)6-R10.32767410947[6404074故障號，下標(biāo)7R-140...3276710947D4040B報警號R140.3276712110[0140409PR

M

ERROR代碼R10...9940510工藝控制器的實際值態(tài)故器時間常數(shù)RW1000.00_60.0p226540511工藝控制器實際值

的比例系統(tǒng)RW10000.00.500.00p226940512工藝控制器的比例增益RW1000.000...65.000p228040513?工藝控制器的積分

作用時間RW1.00..604p2285405140工藝控制器差分分量的時間常數(shù)RW120..60p2274405150工藝控制器的最大極限值RW%100-200.0..200.04p229140516工藝控制器的最小極限值RW%1000-200.0..200.04p2292?

5.5.1

MODBUS通信簡介故障診斷40500工藝控制器使能RW100.1p2200、2349.0940501工藝控制器MOPR/W%1000-200.0..200.04p2240調(diào)整工藝控制署工藝控制器【例5-7】用一臺西門子S7-1200PLC通過Modbus通信方式對G120變頻器進(jìn)行控制，實現(xiàn)對一臺變頻器所驅(qū)動的電動機(jī)控制(包括啟停、正反轉(zhuǎn)控制、轉(zhuǎn)速給定等)。電動機(jī)的額定參數(shù)：額定功率0.37kW、額定電壓380V、額定電流0.3A、額定轉(zhuǎn)速1430rpm、額定頻率50Hz。1、軟硬件配置1

)

1

套TIAPortalV16和StartdriveV16軟件；2

)

1

臺G120變頻器控制單元為CU

240E-2;3

)

1

臺CPU1214C和CM1241(RS422/RS485)

或CM1241(RS485);4)1根屏蔽雙絞線；5)1臺電動機(jī)；6)1臺裝有上述兩軟件的計算機(jī)5.5.2

S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS

通信G120變頻器SB1SB2L3SAPE24VPEO—L1QFCM1241(RS422/RS485)24V1L+2、硬件連接S7-1200

PLC與G120之間通過只有一端帶有連接器頭的雙絞線電纜相連接。5.5.2

S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS通信CPU

1214C

I0.0L2

○—L3○一PE

O一I0.1I0.22(P)3(N)U2V2

W2X20RS485L1L2ON1M1MTotallyIntegratedAutomation轉(zhuǎn)至在線臣

拓?fù)湟晥D

網(wǎng)絡(luò)視圖

選

項在線和診斷通信模塊廈industrial

Remote

Comm詳細(xì)視圖屬

性

信息項目1200.G120Modbus已打開。3、硬件組態(tài)1)創(chuàng)建項目2)添加新設(shè)備5.5.2

S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS

通信硬件目錄

在線工具在線(O)選項()PLC數(shù)據(jù)類型韓至路統(tǒng)幫助(0設(shè)備5.5.2

S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS

通信3)配置CM1241(RS422/485)

串口變頻器參數(shù)設(shè)定值單位說明p00101/0一先設(shè)置1設(shè)置0p001521一接口宏21(Modbus通信也是接口宏21)p0304380V電動機(jī)的額定電壓p03050.3A電動機(jī)的額定電流p03070.37kW電動機(jī)的額定功率p031050.00Hz電動機(jī)的額定頻率p03111430r/min電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速p20206一Modbus通信波特率，6為9600bit/sp20212一Modbus地址p20222一Modbus通信PZD長度，默認(rèn)值為2p20302一2為Modbus通信協(xié)議p20310一無校驗(1為奇校驗，2為偶校驗)p20401000ms總線監(jiān)控時間(可以設(shè)置此值的上限值，或設(shè)置為0不監(jiān)控)5.5.2

S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS通信4

、設(shè)置G120變頻器參數(shù)指令說明如下：1)REQ:

在上升執(zhí)行指令。2)PORT:

硬件標(biāo)識符。3)BAUD:

波特率選擇。4)PARITY:奇偶校驗選擇。0—無，1—奇校驗，2—偶檢

驗。5)MB_DB:MB_MASTER或MB_SLAVE指令的背景數(shù)據(jù)

塊的引用。6)DONE:指令的執(zhí)行已完成，且為無錯。7)ERROR:是否出錯。0—無錯誤，1—有錯誤，在

STATUS中輸出錯誤代碼。8)

STATUS:

錯誤代碼。使用MB_COMM_LOAD指令時注意：●波特率和奇偶校驗必須與變頻器和串行通信模塊硬件組態(tài)一

致

?！裢ǔ＿\(yùn)行

一

次即可，但波特率等修改后，需要再次運(yùn)行。

當(dāng)PROFINET或PROFIBUS分布式I/O機(jī)架上的串行通信模塊與設(shè)備進(jìn)行MODBUS通信時，需要循環(huán)調(diào)用此指令。KDB1MB_COMM_LOAD_DBMB_COMM_LOADENM3.0DONE

一

'Tag_2REQERROR→'Tag_3269%MW4STATUS—"Teg_419200

—BAUD0—PARITYDB2"MB_MASTER_DB°—MB_DB

5.5.2

S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS通信5、通信指令(1)MB_COMM_LOAD

"Loca

l-CM_

124

1_(RS485)%M2.0'Tag_

1ENO

一%M3.1指令說明如下：1)REQ:請求輸入。0—無請示，1—請求將數(shù)據(jù)發(fā)送到從

站。2)MB_ADDR:Modbus站地址。3)MODE:模式選擇，指定請示類型。0—讀取，1—寫入(具體在相關(guān)手冊或系統(tǒng)幫助信息)。4)DATA_ADDR:從站中數(shù)據(jù)的寄存器地址。5)DATA_LEN:數(shù)據(jù)長度。如果是寫入模式，數(shù)據(jù)長度只

能設(shè)置為1。6)DATA_PTR:從站寄存器對應(yīng)的讀取到的數(shù)據(jù)或向其寫

入的數(shù)據(jù)。7)DONE:0—事務(wù)未完成，1—事務(wù)完成且無任何錯誤。8)BUSY:0—當(dāng)前沒有事務(wù)在處理中，1—事務(wù)正在處理

中。9)ERROR:是否出錯。0—無錯誤，1—有錯誤，在

STATUS中輸出錯誤代碼。10)STATUS:

錯誤代碼。ENOSTATUSBUSYERRORREQ1-

MB_ADDR%MB20"Tag_7—MODEDONE%DB2"MB_MASTER_DB'

MBMASTEREN%M6.0Tag_5PM7.0'Tag_6MW50Teg_8°-DATA_ADDR1—DATALENMW52Teg_9°一DATA_PIR5.5.2

S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS通信—%M6.1一'Tag_10*%M62一'Tag_11%M6.3→'Tag_12%MW54='Tag_13*(2)MB_MASTER6、編寫程序程

序

段1

:a系統(tǒng)上電時影著

COMLDD9,設(shè)圖通信指關(guān)的段D8MLCOMMLOADEPO4-W.1241L422POHses程序段2:B

制1—MODE

MM20-DATAJDoT

一

DATALEN

w?3

一AIAnwoyMswng1

M100:D83T0NTimeMon45.5.2

S7-1200

PLC與G120變頻器的MODBUS

通信程

序

段

4:與入主現(xiàn)定值如控制082M_MTWS4

泉W5DON

一

SΩBur一

1E3ROR一

5

2

STKS一MMML014old程序段

3:B后克器師讓后B

地Mnaun0.0i

5.5.3

S7-200SMART

PLC與G120變頻器的MODBUS通信【例5-8】用一臺西門子S7-200

SMART

PLC通過Modbus通信方式對G120

變頻器進(jìn)行控制，實現(xiàn)對一臺變頻器所驅(qū)動的電動機(jī)控制(包括啟停、轉(zhuǎn)速給定、上升和下降時間的讀寫等)。

電動機(jī)的額定參數(shù)：額定功率0.37kW

、額定電壓380V

、額定電流0.3A

、額定轉(zhuǎn)速1430rpm

、額定時器PROFINETModbus

RTU

Master(V20個

MBUS_CTRLModbus

RTU

Master2(v20)ModhusRTU

Slavelv31Modbus

TCP

Cient

[v1.0]ModbusTCPServer[v1.0]Open

User

Communication(v1.0)

PNReadWriteRecord(v1.0)SINAMICSControl(v1.0)SINAMICS

Parameter(v1.0)

USS

Protocol(v2.1)Scale(v1.2)調(diào)用子例程定頻率50Hz。1.

通信指令指令說明如下：1)EN:指令使能；2)Mode:通信協(xié)議選擇，0—PPI通信，1—MODBUS

通信；3)Baud:通信波特率，支持的波特率有(單位：bps)1200

、2400、4800、9600、19200、38400、57600和115200;4)Parity:字符校驗，0—無校驗，1—奇校驗，2—偶校驗；5)Port:端口號，0—CPU中集成的RS485,1—

可選CM01信號板

上的RS485或RS232;6)Timeout:超時(單位：ms),從站響應(yīng)時間，超時值可以設(shè)置為1ms到32767ms之間的任何值。典型值是1000ms(1s)

?！俺瑫r”參數(shù)應(yīng)設(shè)置得足夠大，以便從站設(shè)備有時間在所選的波特率下做出響應(yīng)。若在該時間內(nèi)沒有收到從站的響應(yīng)報文，則MBUS_MSG指令可能

報錯誤代碼3或7;7)Done:完成標(biāo)志位，0—執(zhí)行未完成，1—執(zhí)行完成；8)Error:錯誤代碼，0—無錯誤，1—奇偶校驗錯誤，2—波特率

錯誤，3—超時錯誤，4—模式選擇錯誤；9—端口號錯誤，10—信號

板端口1缺失或未組態(tài)；

5.5.3

S7-200SMARTPLC與G120變頻器的MODBUS通信Mode19200

-BaudParityDone-V0.0Emor-VB5(1)MBUS_CTRLMBUS_CTRLENSM0.0SM0.0

5.5.3

S7-200SMART

PLC與G120變頻器的MODBUS通信(2)MBUS_MSGMBUS_MSG指令用來用來完成一次通信過程，包括請求報文的發(fā)送和響應(yīng)報文的接收。同一時間只能有一個MBUS_MSG指令被調(diào)用。V2.0ENV2.0FirstSlave

1-RW40100-Addr

Count&VB10-DataPtDoneLV0.1Eror

VB6MBUS_MSG指令說明如下：1)EN:指令使能；2)First:請求新的讀寫任務(wù)時需要給該端子一個上升沿；3)Slave:Modbus

從站設(shè)備的地址。允許范圍為0至247。地址0是廣播地址。僅將地址0用于寫入請求。系統(tǒng)不會響應(yīng)對地址

0的廣播請求。并非所有從站設(shè)備都支持廣播地址。S7-200SMART

Modbus從站庫不支持廣播地址；4)RW:讀寫命令。0—讀，1—寫；5)Addr:

請求寄存器地址；6)Count:請求寄存器數(shù)量。受SINAMICSG120變頻器的限

制，寫請求

(RW=1)

時該端子只能為1;7)DataPtr:讀寫數(shù)據(jù)的存儲地址，指針形式；8)Done:完成標(biāo)志位，0—執(zhí)行未完成，1—執(zhí)行完成；9)Error:錯誤代碼，0—無錯，其他值表示有錯誤，讀者可參考相關(guān)手冊或指令幫助信息。V20

MBUSMSGENV203-SlveEnor-VB?40100-Add1-Count

5.5.3

S7-200SMART

PLC與G120變頻器的MODBUS通(2)MBUS_MSG信Dcnev0.1

5.5.3S7-200

SMART

PLC與G120

變頻器的MODBUS

通信2、軟硬件配置1)1套STEP7-MicroWINSMART軟件；2)1臺G120變頻器控制單元為CU240E-2;3)1臺S7-200SMART

PLC;4)1根屏蔽雙絞線；5)1臺電動機(jī)；CPU

SR40

G120

變頻器

SBI6)1臺裝有上述編程軟件的計算機(jī)SB2

I0.1

L2

○—

L2

V2L3○—L324V

1MPE

O—

PE3、硬件連接PEO一S7-200

SMART

PLC與G120之間通過只

QNLO一

LI有一端帶有連接器頭的雙絞線電纜相連接QF

3(N)I0.0

L1

o—

L1

U2