本文通過艾默生PLC和多臺變頻器組網通信控制編程（以MODBUS協議方式）為例，說明PLC和多臺變頻器網絡控制的通信程序的設計方法。
Serves to illuminate design of communication program based on PLC and multi converter network control, by taking the match under MODBUS mode

關鍵詞：艾默生PLC，變頻器，MODBUS協議，連續命令序列，隨機命令序列
KEY WORDS：EMERSON PLC，INVERTER，MODBUS PROTOCOL， a series of orders， incidental orders


引言

隨著PLC技術的不斷發展，越來越顯示其強大的核心控制功能，PLC和其他設備之間的連接已經從比較煩瑣的傳統I/O方式向越來越受歡迎的簡潔先進的通信方式過渡，不僅為設計者節省了大量的硬件成本，更能為遠程控制，組網提供了可能，使控制系統更加無縫地融為一體。

本文主要通過艾默生PLC和多臺變頻器組網通信（以MODBUS協議方式）為例，說明PLC和多臺變頻器網絡控制的通信程序的設計方法。

一、 MODBUS協議簡要介紹

Modbus協議由美國著名的MODICON公司提出，通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控，它已經成為一通用工業標準。控制器通信使用主—從技術，即僅一設備（主設備）能初始化傳輸（查詢）。其它設備（從設備）根據主設備查詢提供的數據作出相應反應。典型的主設備：IPC，HMI，PLC等；典型的從設備：各種儀表，PLC，變頻器等。主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回一消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。Modbus協議建立了主設備查詢和從設備回應的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發送的數據、錯誤檢測域。Modbus協議同時支持RTU模式和ASCII模式，RTU模式對應的幀格式如下：(ASCII模式介紹省略)

更詳細的說明請查閱MODBUS協議的有關資料（或登陸網站 www.modbus.org）。

二、 艾默生PLC集成的MODBUS協議功能

艾默生EC20系列PLC的通信口COM 1集成了MODBUS主站協議， 在編程時先在編程軟件的系統塊里進行設置具體如下：系統塊—>“通信口”菜單—>“通信口1參數設置”菜單—> 選“MODBUS協議”—> 進行“MODBUS設置”—> 進行通信參數和（主模式）站號等設置即可。

然后利用MODBUS指令進行編程-----------MODBUS (S1) （S2）（S3）各參數含義如下：

S1 指定的通訊通道;
S2 發送數據起始地址;
S3 接收數據起始地址;

MODBUS指令發送過程中，自動加上所需的起始字符，結束字符和校驗和；發送的數據，不需設定發送的數據長度，系統會根據功能碼自動按系統內部設定長度進行發送。

2個重要的通信標志：SM135-- MODBUS的通訊成功標志位，通訊成功時置位,不會自動復位，所以在發送數據的時候要進行一次復位；SM136—MODBUS的通信錯誤標志位，通信錯誤（包括從設備沒有回應）時置位，不會自動復位，所以在接收數據的時候要進行一次復位；

三、 艾默生變頻器通信協議

艾默生公司生產的EV系列變頻器都集成MODBUS協議，且提供RS232C和RS485通信口供用戶選擇，所以通過PLC和變頻器通信的方式完成控制比較簡單經濟，而且顯得系統比較高檔，下面簡單介紹其協議：

1. 支持MODBUS RTU和ASCII格式；

2. 參數的MODBUS協議地址影射規則：變頻器的功能碼參數、控制參數和狀態參數都映射為Modbus的讀寫寄存器。變頻器功能碼的組號映射為寄存器地址的高字節，組內索引映射為寄存器地址的低字節。變頻器的控制參數和狀態參數均虛擬為變頻器功能碼組。功能碼組號與其映射的寄存器地址高字節的對應關系如下：F0組：0x00；F1組：0x01；F2組：0x02；F3組：0x03；F4組：0x04；F5組：0x05；F6組：0x06；F7組：0x07；F8組：0x08；F9組：0x09；FA組：0x0A；Fb組：0x0B；FC組：0x0C；Fd組：0x0D；FE組：0x0E；FF組：0x0F；FH組：0x10；FL組：0x11；Fn組：0x12；FP組：0x13；FU組：0x14；變頻器控制參數組：0x32；變頻器狀態參數組：0x33。例如變頻器功能碼參數F3.02的寄存器地址為0x302，變頻器功能碼參數FF.01的寄存器地址為0xF01。

3. 支持的功能碼如下：

4. 具體的協議介紹請參考艾默生變頻器用戶手冊；

四、 程序流程圖

主設備對從設備的消息查詢命令主要分為2大類，連續命令序列和隨機命令序列。

連續命令序列: 主設備需要定時或連續向從設備發送的命令序列.特點是周期性,連續性.如PLC對變頻器讀取運行頻率命令,運行狀態命令等。

隨機命令序列: 主設備不定時或隨機向從設備發送的命令序列.特點是不定時性,隨機性.如PLC對變頻器的啟停控制,改寫頻率或其他參數等。

五、 程序清單：( 子程序和主程序 )

本程序主要介紹1臺EC20PLC（作為主站）按照MODBUS協議網絡對3臺變頻器(從站號分別是2,3,4)進行通信控制的簡單范例，本例中：

連續命令序列 包括對2,3,4號變頻器的運行頻率的讀取；
隨機命令序列 包括對2,3,4號變頻器進行啟動，停止，更改頻率的命令操作;

1） “變頻器正轉”子程序清單如下：

//主程序中用M1993作為各發送輔助使能，主要用于 MODBUS指令的上升沿觸發無其他用

LD LM0 //位輸入參數型—發送輔助使能
RST SM135 //復位成功標志
RST SM136 //復位失敗標志
LD SM0//運行標志
MOV Z0 V9 //保存Z0值到V9
LD SM0//運行標志
MOV V0 V10 //從機地址
MOV 16#6 V11 //功能碼
MOV 16#32 V12 //寄存器地址高字節
MOV 16#0 V13//寄存器地址低字節
MOV 1 V14 //寫入數據高字節
MOV 16#C7 V15 //寫入數據低字節
//以下把發送數據轉移到D7940-D7945里
LD SM0
MOV 0 Z0
LD SM0
FOR 6
LD SM0
MOV V10Z0 D7940Z0
LD SM0
INC Z0
NEXT
//發送接收數據,數據放在D7970開始區域
LD LM0
MODBUS 1 D7940 D7970
RST LM0//馬上復位發送輔助使能