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S7-200如何通过MODBUS协议 与变频器通讯

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S7-200如何通过MODBUS协议与变频器通讯

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江苏爱索新材料科技有限公司

摘 要

本文就西门子S7-200 PLC如何通过MODBUS协议与变频器之间实现通信，结合西门子STEP7编程方法和变频器内部参数设置，以CPU226 PLC和ACS510变频器配置为例，实现上述功能。

关键词：变频器 MODBU

一、 二、 1. 2. 三、 1. 2. 3. 四、 1. 2. 3. 五、

引言 ............................................................................................................................ 2 MODBUS 通信协议 ...................................................................................................... 2 MODBUS通信协议介绍 ............................................................................................... 2 MODBUS的RTU通信方式 ........................................................................................... 2 控制系统的的硬件设计 ............................................................................................ 3 硬件总体框架 ............................................................................................................ 3 变频器 ........................................................................................................................ 3 PLC .............................................................................................................................. 3 变频器参数及PLC程序 ............................................................................................ 4 变频器参数设置 ........................................................................................................ 4 PLC 程序 .................................................................................................................... 5 S7-200 PLC和其它品牌变频器的通讯 ................................................................... 9 结束语 ...................................................................................................................... 11

参考文献 ................................................................................................................................. 12

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一、 引言

随着电子工业的飞速发展，变频器在调速和节能方面的使用已非

常广泛。然而为了生产的需要，我们有时需要把不同厂商不同种类的设备整合在一个系统内运行，设备之间的通讯兼容问题就变得日益突出。由于Modbus标准开放，支持多种电气接口，帧格式简单、紧凑等一些特点，使用越来越广泛。利用Modbus通讯协议监控变频器可以减少设备中PLC模拟量模块用量，节省设备成本，增加系统可靠性。本文以西门子S7-200PLC与ABB ACS510变频器为例，浅谈PLC利用MODBUS RTU通讯协议监控变频器，以供参考。由于水平有限，不足之处，请多多指正。

二、 MODBUS 通信协议

1. MODBUS通信协议介绍

在目前的工业领域中，各个设备供应商基本都推出了自己的专用协议，但是为了兼容，几乎所有的设备都支持MODBUS通信协议。MODBUS协议是美国MODICON（莫迪康）公司首先推出的基于RS485总线的通信协议，其物理层为RS232/RS422/RS485接口标准。MODBUS通信协议是一种主从式串行异步半双工通信协议。采用主从式通信结构，可使一个主站对多个从站进行双向通信，主站可单独和从站通信，也可以广播式和所有从站通信。 2. MODBUS的RTU通信方式

MODBUS通信协议提供了ASCII和RTU两种通信方式。由于RTU的通信速度比ASCII码要快，变频器和PLC等产品支持的多为MODBUS RTU格式，所以本文皆是以MODBUS RTU格式为例。

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RTU通信格式规定如下：1个起始位；8个数据位；1个校验位（奇、偶）或者无校验位；1个停止位（有校验时）或者2个停止位（无校验时）。

RTU数据格式：没有帧头和帧尾，两个信息帧之间至少间隔3～5个字符的时间间隔。每个信息帧依次由地址码、功能码、数据区、校验码组成。

三、 控制系统的的硬件设计

1. 硬件总体框架

本文是基于“PLC+变频器+触摸屏”的控制思想，通过PLC来实时监控与改变变频器的频率，从而控制交流异步电动机的速度。 2. 变频器

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，为交流变频调速提供了成熟的技术条件并得到迅猛的发展。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。可以说交流变频器是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变）、又要处理信息的收集、变换和传输，因此它也可以简单分成功率和控制两大部分。 3. PLC

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本文以西门子S7-200 CPU226为例。该PLC本体集成2个RS-485接口,Port0的3和8连接ACS510变频器的29和30(如图一)。调用Modbus协议库可以很方便的编制程序。

图一

四、 变频器参数及PLC程序

1. 变频器参数设置

a) ACS510变频器相关参数

相关参数 9802=1 5302=1 5303=9.6kbit/s 5304=1 5305=0 1001=10 1003=3 机能说明 Modbus协议 站号 波特率 校验方式8N1 ABB传动简装版 启停和方向信号来自现场总线控制字 方向可以通过命令切换 4

1102=0 1103=8 2007=-50HZ b) 控制变频器      

选择外部给定1 外部给定1来自串行通讯 最小频率 初始化变频器：Modbus寄存器40001中写入0476 H； 启动电机：Modbus寄存器40001中写入047F H； 停止电机：Modbus寄存器40001中写入0477 H； 正转电机：Modbus寄存器40002中写入0～20000； 反转电机：Modbus寄存器40002中写入0～-20000； 故障复位：Modbus寄存器40001中写入04F6 H；

注：变频器的型号品牌不同，参数也不同，但都大同小异，具体参考各变频器的手册。

2. PLC 程序

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3. S7-200 PLC和其它品牌变频器的通讯

变频器的型号品牌不一样，接线方式、通讯参数、控制字、状态字的地址，写入的数据也不一样。比如台达B系列变频器的控制字地

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址是2000H，写入12H(十进制数18)是正向启动，22H(十进制数34)是反向启动，2001H为频率命令。具体请参考各变频器用户手册。

台达VFD-B系列变频器通讯相关参数

请注意：电源 EV 端仅供变频器內部通讯模块及外接 keypad 之电源使用，请勿移作他用，以免造成变频器故障或毀损。若用于 RS485 通訊功能，則只需连接到 SG+于 SG-接脚。

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PLC品牌不同，编程也有一定区别。但都大同小异，相对来说S7-200因为有现成的Modbus协议库，编程变得更简单。

五、 结束语

随着电力电力技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，未来设备将会越来越智能化、网络化、数字化、高效化，需要更为专业的人员维护，传统电工已经不能满足现代企业的需求。只有通过不断进步才能跟上时代的步伐，才能为企业的生产发挥更大的作用，推动我国的经济不断前进。

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参考文献

[1]李金城.PLC模拟量与通信控制应用实践[M].北京:电子工业出版社，2010.10。 [2]北京ABB电气传动系统有限公司,ACS510-01变频器 用户手册[M].2010.8。 [3]中达电通股份有限公司,VFD-B变频器 使用手册[M]。

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