陶瓷生產線PLC與變頻器的通訊

吳小兵

摘 要：本文通過詳述歐姆龍 CP1H PLC用串口通過Modbus-RTU協議與安川V1000變頻器的通訊。方便大家掌握Modbus-RTU協議的通訊方式，了解CP1H PLC的簡易通訊模式。

關鍵詞：V1000變頻器;CP1H PLC;Modbus-RTU

1 前 言

目前在陶瓷生產線上設備，如窯爐、釉線、進出窯輔機，包裝線等設備使用的變頻，常用的有安川、三菱、匯川等品牌。PLC品牌常用的有歐姆龍、三菱、西門子等。集中控制的變頻器數量較多，用通訊把變頻器與PLC鏈接后，再通過人機界面調整變頻器的常用參數，操作人員在調整參數時就會變得非常方便。Modbus已經成為國家標準GB/T19582-2008，協議廣泛應用于各種工業控制設備中。陶瓷生產線的控制終端如變頻器、溫控表等都帶有RS485接口，協議為Modbus-RTU。人機界面也可以作為主站直接跟變頻器通訊，但響應速度慢，變頻器數量多時就不太合適。PLC做主站，把有需要寫入和讀取的參數通訊，其它內容屏蔽，可以有效的縮短通訊時間。CP1H 是歐姆龍公司新近推出的功能強大的一體化小型 PLC，該機型擴展能力強，可以帶7 塊擴展，內置 USB 接口，支持編程功能，2 個可選的 RS422/485 和 RS232C 接口。該機型支持功能塊編程和 ST 語言編程。安川V1000是陶瓷生產線應用廣泛相對穩定的變頻器，它的通訊直接用端子連接，通訊時穩定可靠，能適應比較差的環境。通過 CP1H 的串行通信接口，簡單經濟。下面就選用陶瓷生產線最常用的PLC 歐姆龍 CP1H跟安川V1000變頻器通訊做詳細分析。

2 系統組成

（1）歐姆龍 CP1H PLC帶串型通訊模塊CP1W-CIF11

（2）安川變頻器V1000

3 系統設定

直接使用 CP1H 的Mosbus-RTU簡易主站功能和支持Modbus-RTU變頻器通信。

該功能只需要在規定的DM數據區寫入需要發送的Modbus命令， 觸發發送標志，CP1H，就可以自動發送添加了CRC16校驗的Modbus命令，CP1H將自動接收變頻器的響應，存儲到特定的DM數據區。使用這種方法不僅可以和變頻器通信，而且可以和任何支持Modbus-RTU協議的設備通信。

（1）CP1H設定：主要設定串口2為串口網關功能，通信波特率9600，8，1，N

（2）CP1W-CIF11開關設定，1=ON;2，3=ON;5=ON;6=ON變頻器設定：B1-01=2，頻率由通信給定;H5-01通信地址：每臺變頻地址不重復;??H5-02通信波特率選擇3 9600;H5-03奇數偶數效驗? ?選擇無效驗。

4 Modbus-RTU串口通信特點

（1）Modbus-RTU可以通過發送為，將存儲在特定DM區的數據按Modbus-RTU方式發送出去，自動添加CRC校驗。

（2）發送完成后自動接收RTU從站的響應數據，存儲在特定區域（但是如果沒有響應，一直會等待接受數據，不能跳出）。

（3）具體地址分配和發送狀態位如下：

Modbus-RTU簡易主站用DM固定分配區域在以下的DM區域（串行端口1：D32200 ～ D32249、串行端口2：D32300～ D32349）中保存Modbus-RTU命令。

將「Modbus-RTU簡易主站功能執行開關」OFF→ON后，應答則被保存到以下的DM區域（串行端口1：D32250 ～ D32299、D32350～ D32399）。如表1所示。

相關特殊輔助繼電器通過對以下的「Modbus-RTU簡易主站功能執行開關」的操作（OFF→ON），按照DM固定分配區域中設定的內容，Modbus-RTU命令自動發出，正常結束/異常結束反映到標志上。如表2所示。

這里需要注意通信數據字節數 D32302和D32202在標準Modbus協議中是沒有該參數的，該數據字節數是指從該地址以后的所有Modbus命令字節數，不包括 CRC16 的 2 個字節數。

在D32300填寫數據如下：0001，0006，0004， 0002，1388，向1號變頻器寫入頻率25 Hz，其中 0004 是標準 Modbus 協議內沒有的數據。指0002，1388，共 4個字節。

之后觸發串口2 的發送位：A640.00，CP1H會自動將標準的Modbus協議發送出去。然后將接收到的數據存儲在D32350開始的數據區內。另接受到的實際值在D32354～D32355中，分四個字節顯示，分別在D32354 中的低位和D3235中的高位，其正確結果需要通過移位整理才能正確顯示，需要注意。

5 程序控制

（1）控制1臺變頻器不間斷讀取變頻器的頻率指令值。

DM32300 ～ DM32304：0001，0003，0004，0023，0002，讀取變頻器1號0023寄存器開始2各字。接受到的實際值在 D32354～D32355 中，分四個字節顯示，分別在D32354中的低位和D32355中的高位。用XFRB指令傳送以后得到的頻率值在DM606。

注釋：1）只要W0.00不工作時讀繼電器W0.01就工作;

2）W0.01觸發A640.00發送開始，發送數據;

3）發送失敗時，A640.02將W00.01復位，重新開始發送;

4）發送完成后，A640.01將W00.01復位，再次進行發送。

（2）輪巡讀取多臺變頻器數據，在需要時寫變頻器數據（需要時在寫）。

實際控制中可能讀取命令較多，而寫變頻器參數次數較少，那么將讀寫命令使用一個位區分，將該位的非串接在讀取傳送前，該位的非串在寫命令的產送前，從而可以決定本次發送讀命令還是寫命令。具體如下：

D32300的低8位是從站的節點地址D600;D32301的低8位是命令代碼 例如010是寫多個寄存器命令，006是寫單個寄存器，003是讀寄存器;D32302的通訊數據字節數指從D32303開始的通訊數據的字節數，需要用戶根據D32203開始寫入的通訊數據自己算出一共多少個字節然后寫入該通道中。這里是009，表示以下通訊占用9個字節;D32203：0001 寫操作的起始通道為變頻器內的0001H寄存器;D32204：0002 寫連續2個寄存器，2個寄存器分別是001H運行方式和0002H設定頻率;D32205的高8位04表示寫4個字節0400需要拆分開來，D32305高8位04表示通訊的2寄存器是4個字節，低8位00通過傳送位改變，從D601拆分出來的高8位替換，D601的低8位傳送至D32306，D602為設定頻率，也是通過傳送位指令XFRB拆分高低位來傳送。

6 結 語

舉例只是用PLC讀取變頻器的實際頻率，寫入設定頻率。實際應用還可以對變頻器的運行電流，電壓等參數讀取，寫入變頻器的多段速，加減速時間等參數。在需要時寫入變頻器還應該注意可以把0900H寄存器寫入0，用于把修改參數寫入EEPROM，做到參數保存的功能。熟練掌握PLC通訊，可以幫助操作人員減少工作量。

參考文獻

[1] 安川V1000技術手冊.

[2] 歐姆龍CP1H操作手冊和編程手冊.