利用MODBUS实现西门子PLC与ABB变频器的通信控制.pdf

利用MODBUS 实现西门子PLC 与ABB 变频器的通信控制 变频器广泛应用于各行各业，但因其显示面板简单，且在对数据的处理、计算、保存等方面存在弱点，在一定程度上影响了变频器在复杂控制系 统中的应用。尤其在许多台变频统一控制应用中，控制线缆的敷设也加大了成本和故障率;不过，通信技术与变频器相结合可以弥补这些缺点，可以 利用PLC 与变频器之间的通信功能实现远程控制，同时增强了变频器对数据处理、故障报警等方面的功能。 在自动化控制领域，随着分布式控制系统的发展，在工业上的分布式控制系统中，采用串行通信来达到远程信息交换的目的更简便。发展起来的 RS485 是平衡传送的电气标准，在电气指标上有了大幅度的提高。由于其性能优异，结构简单，组网容易，组网成本低廉，RS485 总线标准得到 了越来越广泛的应用，同时，在RS485 总线中采用的 MODBUS 协议是公开的通信协议，而且被很多的工控产品生产厂家支持，该协议已广泛应 用于水利、水文、电力等行业设备及系统的国际标准中。本文以西门子PLC 同ABB 变频器的通信为例来阐述采用MODBUS 协议实现此方式通信 控制的方法。 系统配界方案及通信协议 1、系统配置方案 在此系统方案中，我们考虑系统的应用成本和实用性，PLC 采用西门子公司的SIMATIC S7-226 系列，S7-200 系列属于小型可编程序控制器， 可用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。S7-226 系列PLC 的CPU 内部集成了2 个通信口，该通信口为标准的RS485 口，可在三种方式下工作，即PPI 方式、MPI 方式相自由通信口方式。PPI(Point-to-Point)是西门子专为57-200 系列开发的一个通信协议，为主/ 从协议，我们可以将第一个口设为PPI 方式，用于连接PC 机，用来作人机信息交换，而第二个口设为自由通信口方式，自由口通信方式是S7-200 的一个很有特色的功能。它是一种通信协议完全开放的工作方式，在该方式下的通信口的协议由外设决定，PLC 通过程序来适应外设，从而使得 S7-200 系列PLC 可以与任何具有通信能力的并且协议公开的设备相通信，即S7-200 可以由用户自己定义通信协议。采用ABB 的ACS800 系列 变频器时，需配置NNMBA-01 适配模块。相关系统构成框图如附图所示。在该系统中，PLC 的Port2 和变频器构成MODBUS 总线，通过S7-226PLC 控制多台变频器完成系统控制需要，实现对变频器的速度设定、运行状态监控及参数交换等。 2、网络协议 在本系统中，S7-226 系列PLC 作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运行指令，同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的 信号。变频器与NMBA-O1 通信适配器模块相连，接入MODBUS 网中作为从站，接受从主站SIMATIC S7-226 来的控制。NMBA-O1 通信适配器 模块将从MODBUS 网中接收到的过程数据存入双向RAM 中的每一个字都被编址，在变频器端的双向RAM 可通过被编址参数排序，向变频器写入 控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。 变频器现场总线控制系统若从软件角度看，其核心内容是现场总线的通信协议。MODBUS 通信协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协 议层。MODBUS 通信协议，是一种串行的、非同步的主从通信协议，网络中只有一个设备能够建立协议，其他的设备只能通过提供数据响应主机 的查询，或根据查询做出相应的动作。MODBUS 协议定义了主机查询的格式，其包括:主从机的编址方法(或广播)，要求动作的功能代码，传输数 据和错误校验等，或不能完成主机要求的动作，它将组织一个故障作为响应。MODBUS 协议不需要特别的接口，典型的物理接口是RS485。在 MODBUS 通信网络中，一般提供中ASCII 和RTU 两种通信模式。本控制系统中，S720OPLC 通过自由口编程支持MODBUS 协议，可以灵活运 用ASCII 和RTU 两种通信模式，ABB 变频器支持MODBUS 中的RTU 通信模式。 3、系统实现 在本控制较难做的是对S720OPLC 自由口的编程，通过编制MODBUS 协议来实现通信和对变频器的控制，自由口的编程尤以CRC 校验程序 最为关键，所以仅在此文中将通信程序中的CRC 校验程序列出，供读者参考，其余不在赘述;而在ABB 变频器上，只需对几项参数进行相关的设 置就可以了。 (l)MODBUS 通信格式 MODBUS 协议定义了两种传输模式，即RTU 和ASCII 。发