西門子PLC與英威騰CHV系列變頻器通信

一．功能介紹

　　英威騰CHV系列矢量變頻器內(nèi)置國際標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS（從站）通信協(xié)議，配合CHV系列變頻器專用通訊卡，可非常方便的實現(xiàn)遠程通訊控制功能。通訊卡上提供RS232及RS485兩種物理通訊端口，用戶可通過設(shè)置卡上的跳線選擇。

　　下面以西門子S7-200系列PLC為例，介紹PLC與CHV矢量變頻器建立通訊并實現(xiàn)對變頻器起停、頻率給定、監(jiān)控等功能的控制。

　　變頻器作為MODBUS協(xié)議從站接收來自CPU224 PLC的通信指令，。

　　CHV系列矢量變頻器在與CPU224通信前須做好以下準(zhǔn)備工作：

　　1．確認已安裝好CHV系列矢量變頻器的通訊卡，并將卡上的端口跳線置于RS485端；

　　2．用一根帶9針陽性插頭的串口通信電纜連接在CPU224

　　PLC的自由通信口端，電纜另一端的第5、3、8線分別接在CHV變頻器RS485通訊卡的GND、485+、485－端子上，其余線屏蔽不用；

　　3．預(yù)先設(shè)置變頻器以下參數(shù)：

PC0.0=1 //變頻器通訊地址為1
PC0.1=3 //通訊波特率9.6K
PC0.2=1 //通訊數(shù)據(jù)偶校驗
P0.01=2 //變頻器的運行指令采用通訊方式
P0.03=7 //變頻器的A頻率設(shè)定采用通訊方式

二．PLC內(nèi)存使用說明

　　西門子S7-200系列PLC的自由通訊端口編程必定會用到兩個指令，即XMT(發(fā)送)指令和RCV（接收）指令。編寫程序時需要為這兩個指令指定數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，一般以最低位數(shù)為0的地址作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的起始地址。

　　1．發(fā)送指令XMT緩沖區(qū)(寫/讀)

VB100 //xmt指令要發(fā)送的字節(jié)個數(shù)
VB101 //變頻器通訊地址(01)
VB102 //modbus功能碼(06/03)
VB103 //變頻器被寫地址高位/變頻器被讀起始地址高位
VB104 //變頻器被寫地址低位/變頻器被讀起始地址低位
VB105 //被寫數(shù)據(jù)高位/被讀數(shù)據(jù)字個數(shù)高位
VB106 //被寫數(shù)據(jù)低位/被讀數(shù)據(jù)字個數(shù)低位
VB107 //被發(fā)送數(shù)據(jù)CRC低位
VB108 //被發(fā)送數(shù)據(jù)CRC高位
2．接收指令RCV緩沖區(qū)
VB200 //rcv指令要接收的字節(jié)個數(shù)
VB201 //變頻器地址(01)
VB202 //modbus功能碼(06/03)
VB203 //變頻器被寫地址高位/被讀數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)高位
VB204 //變頻器被寫地址低位/被讀數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)低位
VB205 //被寫數(shù)據(jù)高位/被讀數(shù)據(jù)高位
VB206 //被寫數(shù)據(jù)低位/被讀數(shù)據(jù)低位
VB207 //被接收數(shù)據(jù)CRC低位
VB208 //被接收數(shù)據(jù)CRC高位
VB217 //被接收數(shù)據(jù)CRC驗算低位
VB218 //被接收數(shù)據(jù)CRC驗算高位

　　2．CRC校驗子程序（SBR0）

　　英威騰CHV系列矢量變頻器內(nèi)置的MODBUS協(xié)議采用RTU傳輸格式，該格式使用CRC校驗方式對每次發(fā)出或接收的數(shù)據(jù)幀進行校驗。因此，該子程序使用了多個局部變量，以方便其它子程序調(diào)用。

　　在西門子STEP 7-Micro/Win編程環(huán)境下（如圖一），需要在該子程序的局部變量表中預(yù)先設(shè)定以下局部變量：

　?。?）輸入型局部變量（VAR_INPUT）

1d_0:DWORD; // 待發(fā)送數(shù)據(jù)地址指針變量
lw_4:WORD; // 待發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)變量

　?。?）輸出型局部變量（VAR_OUTPUT）

lb_6:BYTE; // CRC校驗值高位變量
lb_7:BYTE; // CRC校驗值低位變量

　?。?）臨時局部變量（VAR）

lw_8:WORD; // 待發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)計數(shù)變量
lw_10:WORD; // 待發(fā)送數(shù)據(jù)每字節(jié)8位二進制數(shù)計數(shù)變量
Network 1
LD SM0.0
MOVW 16#FFFF, LW6 //將16位CRC校驗寄存器LW6全置為1
Network 2
LD SM0.0
FOR LW8, +1, LW4 //對待發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)(LW4)計數(shù)(LW8)循環(huán)
Network 3
LD SM0.0
XORB *LD0, LB7 //使待發(fā)送數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)(*LD0)與
//CRC校驗寄存器低位字節(jié)(LB7)進行異或運算
Network 4
LD SM0.0
INCD LD0 //ld_0指向待發(fā)送數(shù)據(jù)的下一個地址
Network 5
LD SM0.0
FOR LW10, +1, +8 //對每字節(jié)8位二進制數(shù)計數(shù)(LW10)循環(huán)
Network 6
LD SM0.0
SRW LW6, 1 //CRC校驗寄存器LW6右移一位
Network 7
LD SM1.1 //若移位后的溢出值SM1.1為1
XORW 16#A001, LW6 //則使值16#A001與LW6進行異或運算
Network 8
NEXT //結(jié)束每字節(jié)8位二進制數(shù)計數(shù)循環(huán)
Network 9
NEXT //結(jié)束每數(shù)據(jù)幀字節(jié)個數(shù)計數(shù)循環(huán)

　　3． 初始化子程序（SBR1）

　　該程序在PLC的第一個掃描周期運行，主要是設(shè)置CPU224自由端口的通信格式、數(shù)據(jù)接收格式及復(fù)位各寄存區(qū)（參見西門子S7-200編程手冊）。

　　通信格式內(nèi)容包括：波特率9.6K、每字節(jié)位數(shù)8位、偶校驗等（注意與變頻器一致）。

　　數(shù)據(jù)接收格式完全參照MODBUSRTU格式設(shè)定，以不少于3.5個字節(jié)傳輸時間的通信口空閑間隔作為數(shù)據(jù)接收的開始及結(jié)束信號。根據(jù)協(xié)議，PLC在準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)前會先監(jiān)測通信口是否空閑，如連續(xù)空閑時間超過了3.5個字節(jié)的傳輸時間，則PLC默認數(shù)據(jù)接收開始，此后通訊口上出現(xiàn)的信息即被認為是一個數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容。同理，隨著一個數(shù)據(jù)幀的最后一個字節(jié)傳輸完成，又會出現(xiàn)一個3.5字節(jié)傳輸時間的空閑間隔，來表示一個數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)慕Y(jié)束。（參見MODBUS協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及CHV系列矢量變頻器通訊卡使用說明書對9.6K的通信波特率來說，3.5個字節(jié)傳輸時間約為5ms左右。因該程式的每個指令只準(zhǔn)備接收一個數(shù)據(jù)幀的回饋信息，所以接收數(shù)據(jù)前的空閑檢測時間可設(shè)為0，即PLC在發(fā)出數(shù)據(jù)后立即開始接收數(shù)據(jù)，但一個數(shù)據(jù)幀的傳輸結(jié)束空閑檢測時間仍需設(shè)為5ms以上。

Network 1
LD SM0.0
MOVB 16#49, SMB30 //設(shè)置自由通信口格式
MOVW +0, SMW90 //空閑行間隔檢測時間0ms
MOVW +5, SMW92 //字符間定時器超時檢測時間5ms
MOVB 20, SMB94 //接收信息的最大緩沖區(qū)20字節(jié)
MOVB 148, SMB87 //設(shè)置自由通信口的數(shù)據(jù)接收格式
FILL +0, QW0, 1 //輸出印象寄存區(qū)復(fù)位
FILL +0, MW0, 1 //標(biāo)志寄存區(qū)復(fù)位
FILL +0, VW100, 5 //發(fā)送緩沖區(qū)復(fù)位
FILL +0, VW200, 5 //接收緩沖區(qū)復(fù)位
ATCH INT_0, 23 //接收完成中斷
ATCH INT_1, 9 //發(fā)送完成中斷
ENI //在全局啟用中斷