利用MODBUS实现永宏PLC控制多台变频器系统的设计
日期：2006-4-16 15:50:09 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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虽然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。不过，通讯技术与变频器相结合可以弥补这些缺点，可以利用PLC与变频器之间的通讯功能实现远程控制，同时增强了变频器对数据处理，故障报警等方面的功能。
本文以污水处理控制系统为例，介绍利用MODBUS通讯协议实现永宏PLC控制3台变频器运行系统，使得电机转速、方向、转矩以及变频器运行参数等控制变得十分容易和精确。先前的控制是采用3台变频器分别控制3台牵引电机，其转速给定是由操作面板上的操作电位器的旋转给变频器一个0~10V的电流信号，这种方式缺点是:
(1)各变频器运行参数无法准确在运行中获得;
(2)控制电位器由于经常旋转操作频繁，使得故障率增高;
(3)由于变频器一般安装在控制柜中，较难得到其面板上的频率信息;
(4)改变其运行参数，需手动多次调试;
(5)自动化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改进，采用PLC控制，利用MODBUS通讯实现用PLC控制和监控变频器的运行。
系统采用台湾永宏股份电机有限公司的FBs-60MCT型PLC作为主控制器;
TVF2000系列变频器用于传动控制;HITECH PWS3261触摸屏用于人-机信息交换。相关系统构成框图如图1所示。在该系统中，PLC的Port 2和变频器构成MODBUS总线，通过PLC控制3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。
ModBus通讯协议，是一种串行的、非同步的主从
本控制系统中，永宏PLC支持MODBUS协议，可以灵活运用ASCII和RTU两种通讯模式，TVF2000变频器支持MODBUS中的RTU通讯模式。
本控制系统主要以MODBUS通讯控制实现。因此，主控设备和受控设备必须都支持MODBUS协议，永宏PLC提供了方便快捷的MODBUS MASTER表格，直观易懂，如图2所示。其中，第0，2，4项资料为分别写入1#2#3#变频器控制字和给定值1;第1，3，5项资料为读取1#2#3#变频器的状态字。
时代TVF2000系列变频器可通过串行RS-485总线与
其相关参数设置如下:
5005=2—MODBUS通讯;
5201=1，2，3—变频器站号;
5202=5—波特率为9600bps;
5203=0—无校验;
5003=1.0—通讯超时时间;
1001=10—外部命令1为通讯控制;
1003=3—电机正反转控制;
1104=0.1—频率给定最小单位0.1HZ;
1105=50—最大给定频率为50HZ;
1601=7—为通讯允许运行;
1604=7—为故障通讯复位.
TVF2000的菜单参数被一一映射为MODBUS协议的寄存器，MODBUS通讯对各寄存器的操作，即实现了对TVF2000中与寄存器对应的菜单参数的操作。对应的命令寄存器为40001，其中每一位控制的具体内容如表1所示。
1 引言
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虽然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。不过，通讯技术与变频器相结合可以弥补这些缺点，可以利用PLC与变频器之间的通讯功能实现远程控制，同时增强了变频器对数据处理，故障报警等方面的功能。
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本文以污水处理控制系统为例，介绍利用MODBUS通讯协议实现永宏PLC控制3台变频器运行系统，使得电机转速、方向、转矩以及变频器运行参数等控制变得十分容易和精确。先前的控制是采用3台变频器分别控制3台牵引电机，其转速给定是由操作面板上的操作电位器的旋转给变频器一个0~10V的电流信号，这种方式缺点是:
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(1)各变频器运行参数无法准确在运行中获得;
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(2)控制电位器由于经常旋转操作频繁，使得故障率增高;
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(3)由于变频器一般安装在控制柜中，较难得到其面板上的频率信息;
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(4)改变其运行参数，需手动多次调试;
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(5)自动化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改进，采用PLC控制，利用MODBUS通讯实现用PLC控制和监控变频器的运行。
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2 相关系统构成及配置
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系统采用台湾永宏股份电机有限公司的FBs-60MCT型PLC作为主控制器;
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TVF2000系列变频器用于传动控制;HITECH PWS3261触摸屏用于人-机信息交换。相关系统构成框图如图1所示。在该系统中，PLC的Port 2和变频器构成MODBUS总线，通过PLC控制3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。
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3 ModBus通讯协议
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ModBus通讯协议，是一种串行的、非同步的主从
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通讯协议，网络中只有一个设备能够建立协议，其它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RS-485。在MODBUS通讯网络中，一般提供中ASCII和RTU两种通讯模式。
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本控制系统中，永宏PLC支持MODBUS协议，可以灵活运用ASCII和RTU两种通讯模式，TVF2000变频器支持MODBUS中的RTU通讯模式。
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4 系统实现
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本控制系统主要以MODBUS通讯控制实现。因此，主控设备和受控设备必须都支持MODBUS协议，永宏PLC提供了方便快捷的MODBUS MASTER表格，直观易懂，如图2所示。其中，第0，2，4项资料为分别写入1#2#3#变频器控制字和给定值1;第1，3，5项资料为读取1#2#3#变频器的状态字。
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时代TVF2000系列变频器可通过串行RS-485总线与
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外部PLC控制系统进行通讯，通讯协议为MODBUS的RTU形式，其控制命令和给定频率全部来自MODBUS通讯，其RS-485总线结构如图3所示。TVF2000变频器的寄存器40001为控制字，寄存器40002为给定值1，寄存器40004为状态字，寄存器40005为实际值。
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其相关参数设置如下:
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5005=2—MODBUS通讯;
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5201=1，2，3—变频器站号;
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5202=5—波特率为9600bps;
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5203=0—无校验;
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5003=1.0—通讯超时时间;
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1001=10—外部命令1为通讯控制;
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1003=3—电机正反转控制;
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1104=0.1—频率给定最小单位0.1HZ;
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1105=50—最大给定频率为50HZ;
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1601=7—为通讯允许运行;
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1604=7—为故障通讯复位.
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TVF2000的菜单参数被一一映射为MODBUS协议的寄存器，MODBUS通讯对各寄存器的操作，即实现了对TVF2000中与寄存器对应的菜单参数的操作。对应的命令寄存器为40001，其中每一位控制的具体内容如表1所示。
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