PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯
日期：2006-12-19 23:46:05 来源：本文摘自《PLC&FA》
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在传统的PLC——变频控制集成系统中，变频器的启动/停止与故障监控由PLC通过开关量实现端对端控制。变频器频率是由PLC通过模拟量输出端口输出0～5(10)V或4～20mA信号控制，需要PLC配置昂贵的模拟量输出端口模块。变频器出现故障时由PLC读取变频器的故障报警触点，对具体故障原因并不清楚，需查询变频器报警信息后再阅读变频器说明书才知道。随着交流变频控制系统及通讯技术的发展，可以利用PLC及变频器的串行通讯的方式来实现PLC对变频器的控制。
西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率。S7-200系列是西门子SIMATIC PLC家族中的小规模PLC成员，自由通讯口方式是S7-200 PLC的一个特色的功能，它使S7-200 PLC可以由用户自己定义通讯协议。利于自由通讯口方式，在本系统中PLC可以与变频器和方便连接。PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯，控制变频器的运行，读取变频器自身的电压、电流、功率、频率和过压、过流、过负荷等全部报警信息等参数，这比通过外部端口控制变频器的运行具有较高的可靠性，节省了PLC宝贵的I/O端口，又获的了大量变频器的信息。在本例中，作者将按照DANFOSS FC协议来对S7-200的自由口进行编程。
VLT变频器的串行通讯为异步半双工的方式，使用字节奇偶校验和块传送异或校验方法。每个变频器都配备有一个标准的RS-485通讯端口，使协议可以通过RS-485电气接口来进行传输。PLC为主机，变频器为从机，系统电码的传输由主机控制，主机不断发出某个地址的电码给从机，等待从机的响应。主机最多能带31个从机，在有中继器的情况下，可以增加到126个从机，也就是从机的地址最多可以设定到126。通讯时，每一个字节从一个起始位开始实行传送，然后再传递8个数据位，相应地组成一个字节，每个字节由一个奇偶校验位来验证传送的正确性，然后由一个终止位结束。这样一个字节共由11个位组成。
4.2 VLT电码结构
每个电码由一个起始字节(STX)开始，这个起始字节为STX=02H。随后紧跟一个表示电码长度(LGE)的字节和表示变频器地址的字节(ADR)。然后是一些数据字节(随电码类型而变)。整个电码由一个数据控制字节(BCC)来结束。结构如附表。
附表 VLT电码结构
在上述数据结构中:
(1) PKE占用两个字节，包括参数命令类型和参数数目;
(2) IND为索引，也占用两个字节，索引字节用于表明它是一个读命令还是写命令。在读命令中必须具有0400H的格式，在写命令中必须具有0500H的格式;
(3) PWE为参数值块。占用四个字节，分为高字(PWE H)和低字(PWE L)。“比如主机要改变当前的变频器参数，新的参数就应写在参数PWE中发送给变频器;”
(4) PCD为过程块，占用4个字节。它有两种状态，当主机发给从机时，PCD1为控制字，PCD2为参考值;当从机发给主机时，PCD1为状态字，PCD2为当前的输出频率;
(5) BCC为数据控制字节。由它来对接收到的命令进行检验正确与否。它的初始值为0，然后对该字节以前的所有字节进行异或。
1 引言
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在传统的PLC——变频控制集成系统中，变频器的启动/停止与故障监控由PLC通过开关量实现端对端控制。变频器频率是由PLC通过模拟量输出端口输出0～5(10)V或4～20mA信号控制，需要PLC配置昂贵的模拟量输出端口模块。变频器出现故障时由PLC读取变频器的故障报警触点，对具体故障原因并不清楚，需查询变频器报警信息后再阅读变频器说明书才知道。随着交流变频控制系统及通讯技术的发展，可以利用PLC及变频器的串行通讯的方式来实现PLC对变频器的控制。
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2 变频器的选型WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
DANFOSS VLT系列变频调速器提供串行通讯技术的支持。它所支持的串行通讯技术包括标准RS-485、PROFIDRIVE、LONWORKS在内的多种现场总线方式。其中，RS-485通讯方式为用户提供了无需附加任何费用的、最为廉价实用的串行通讯方式。只需按照DANFOSS VLT变频器规定的通讯数据结构、控制字和状态字格式发送数据即可实现与VLT变频的通讯。VLT为用户提供了两种控制字和状态字格式标准:即DANFOSS标准的DANFOSS FC协议和PROFIBUS标准的PROFIDRIVE协议。其中FC协议为用户提供了更多的与VLT有关的控制信息和状态信息。本项目中选用DANFOSS FC协议。
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3 PLC的选型
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西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率。S7-200系列是西门子SIMATIC PLC家族中的小规模PLC成员，自由通讯口方式是S7-200 PLC的一个特色的功能，它使S7-200 PLC可以由用户自己定义通讯协议。利于自由通讯口方式，在本系统中PLC可以与变频器和方便连接。PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯，控制变频器的运行，读取变频器自身的电压、电流、功率、频率和过压、过流、过负荷等全部报警信息等参数，这比通过外部端口控制变频器的运行具有较高的可靠性，节省了PLC宝贵的I/O端口，又获的了大量变频器的信息。在本例中，作者将按照DANFOSS FC协议来对S7-200的自由口进行编程。
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4 VLT串行通讯WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
4.1 VLT通讯原理
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VLT变频器的串行通讯为异步半双工的方式，使用字节奇偶校验和块传送异或校验方法。每个变频器都配备有一个标准的RS-485通讯端口，使协议可以通过RS-485电气接口来进行传输。PLC为主机，变频器为从机，系统电码的传输由主机控制，主机不断发出某个地址的电码给从机，等待从机的响应。主机最多能带31个从机，在有中继器的情况下，可以增加到126个从机，也就是从机的地址最多可以设定到126。通讯时，每一个字节从一个起始位开始实行传送，然后再传递8个数据位，相应地组成一个字节，每个字节由一个奇偶校验位来验证传送的正确性，然后由一个终止位结束。这样一个字节共由11个位组成。
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4.2 VLT电码结构
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每个电码由一个起始字节(STX)开始，这个起始字节为STX=02H。随后紧跟一个表示电码长度(LGE)的字节和表示变频器地址的字节(ADR)。然后是一些数据字节(随电码类型而变)。整个电码由一个数据控制字节(BCC)来结束。结构如附表。
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附表 VLT电码结构
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在上述数据结构中:
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(1) PKE占用两个字节，包括参数命令类型和参数数目;
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(2) IND为索引，也占用两个字节，索引字节用于表明它是一个读命令还是写命令。在读命令中必须具有0400H的格式，在写命令中必须具有0500H的格式;
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(3) PWE为参数值块。占用四个字节，分为高字(PWE H)和低字(PWE L)。“比如主机要改变当前的变频器参数，新的参数就应写在参数PWE中发送给变频器;”
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(4) PCD为过程块，占用4个字节。它有两种状态，当主机发给从机时，PCD1为控制字，PCD2为参考值;当从机发给主机时，PCD1为状态字，PCD2为当前的输出频率;
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(5) BCC为数据控制字节。由它来对接收到的命令进行检验正确与否。它的初始值为0，然后对该字节以前的所有字节进行异或。
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