刘刚（施耐德电气（中国）投资有限公司）

摘  要：简要介绍了ATV58系列变频器的通讯功能，并以全球开放的Modbus通讯协议为例，介绍了一种廉价方便的ATV58变频器与可编程控制器通讯连接的解决方案。

关键词：变频器；可编程控制器；Modbus通讯协议

一、引言

在自动化系统中，变频器与控制系统之间串行通讯的应用越来越广泛，通过与远程控制系统的连接，可以实现：①变频器控制参数的调整。②变频器的调节。③变频器的控制及监控。④变频器的故障管理及其故障后重新起动。因而，许多用户在选择变频器时，对变频器的通讯功能提出了更多严格的要求，也就是说，要求变频器制造商提供不仅具有最优调速性能，而且还要具有最佳通讯功能的产品。

对于变频器的通讯功能，一般从所交换数据的特性及数量、响应时间、价格、简单性、通讯距离、灵活性、实用性等几个方面考虑。

施耐德电气提供的ATV58系列变频器有7种尺寸，0.37~75W共28个功率等级的产品，它不仅具备优异的调速性能和合理的价格，同时，其卓越的通讯功能更使ATV58系列变频器得到了越来越广泛的应用。

二、ATV58变频器的通讯功能

ATV58变频器提供如下3种通讯功能：

1、集成在本机上的通讯接口

该接口即变频器操作面板接口，它提供了一个RS458连接的简化的Modbus协议接口。

2、通过附加通讯卡实现的高速通讯接口

提供了可以同时连接多达62台变频器、最高传输速率达1M的高速通讯接口，主要有：①FIPIO总线，通过FIPIO通讯卡（VW3-A58301）连接。②Modbus Plus网络，通过Modbus Plus通讯卡（VW3-A58302）连接。③Interbus-S总线，通过Interbus-S通讯卡（VW3-A58304）连接。④AS-i总线，通过通讯卡（VW3-A58305）连接。⑤Profibus现场总线，通过Profibus通讯卡（VW-3A58307）连接。

3、通过附加通讯卡实现的低速通讯接口

主要用于与标准总线的连接，包括：Uni-Telway，Modbus RTU，Modbus ASCⅡ 总线。通过Uni-Telway Modbus通讯卡（VW3-A58303）和RS485通讯卡（VW3-A58306）连接。

上述接口的主要特征如表1所示。

表1 ATV58通讯口特性

由于Modbus是一个完全开放的工业标准通讯协议，同时，从价格和实用性角度出发，应用ATV58变频器本机上集成的通讯接口无疑是一个较优的系统串行连接方案，本文即以此为例，对ATV58变频器M协议通讯作一简单介绍。

三、Modbus协议

Modbus协议是一个建立分级结构(主从式)的完全开放的异步串行通讯协议,可使主站对一个或多个智能型从站进行访问,主站和从站之间允许多点连接。主站和从站可以有两种对话方式：①查询方式，主站对一个从站进行对话并等待其回应。②广播方式，主站对所有从站进行对话（不等待回应）。

在Modbus协议中，只有主站唯一对数据的交换进行管理，从站不能够自己发送信息。在传输线上，信息的交换是半双工的，即同时只能有一台设备允许发送信息，主站在发送一条指令之前等待从站回应，从而避免了线路的冲突。当数据交换出现错误时，主站会重新发出访问指令，如果在设定时间内仍未得到回应，主站将认为所访问的从站不存在。

Modbus协议可以实现主站和从个站之间的数据交换及检验，因而在每个从站站单元中都定义有数据区以使主站能够对其中的数据进行读出和/或写入操作，主站在信息交换中是主动的，它通过从站地址、访问指令、指定数据区（交换的数据）、交换检验的格式访问从站。

在Modbus的协议中有两种传输方式，RTU（Remote Terminal Unit，远程终端单元）和ASCⅡ。在一个系统中只能采用其中一种方式，物理层可以是RS232/RS485，波特率从4800~19200。

RTU方式格式：

数据以字节（8位2进制码）传输，包含1个起始位，8个数据位，1个奇/偶校验位或无校验，1个停止位；CRC（Cyclical Redundancy Check，循环冗余校验）。

ASCⅡ方式格式：

数据以ASCⅡ码（16进制）传输，包含1个起始位，7个数据位；1个奇/偶校验位或无效验，1或2个停止位；LRC（Longitudinal Redudancy Check，纵向冗余校验），头码“：”（3AH），尾码“CR”“LF”（0DH和0AH）。

ATV58变频器本机上的Modbus接口物理层为RS485，采用RTU方式，无奇/偶校验位，波特率必须为19200，连接介质采用屏蔽双绞线，传输距离可达1000 m。通过对ATV58变频器内部数据区的访问，Modbus连接可以管理如下功能：读出/写入若干字（数据交换，读模式最大32字，写模式最大30字）。写入一个输出字。交换诊断功能（从站无法执行指令返回信息）。详细功能如表2所示。

表2 Modbus协议指令代码

采用广播方式时，主站必须指定从站号为0（从站无回应）。例如：读N个输出字（功能03或04，CRC计算参见有关手册）。

四、ATV58变频器通讯的连接和应用

1、DRIVECOM标准和ATV58内部通讯变量

DRIVECOM标准是变频器制造商为实现其设备的基本功能标准化而制订的一个统一格式,以保证用户可以对不同的设备进行相同的操作,换句话说,一台符合DRIVECOM标准的设备可以为另一台具有同样标准的设备所替换,而上位系统(PC或PLC)对该设备的处理程序是相同的。

DDRIVECOM标准对变频器的处理过程提供了份状态图，图中的每个步骤清晰表明了变频器的相应状态，变频器的状态由变频器内部的状态寄存器（ETA）的值给出，同时可以通过发送一个控制字（CMD）对其进行修改，有关DRIVECOM标准的详细说明参见“ATV58内部通讯变量用户手册”。