M340与ATV31的Modbus串行通信Modbus通信精.docx
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M340与ATV31的Modbus串行通信Modbus通信精
M340与ATV31
Modbus串行通信向导<二>——Modbus通信给定速度、数字量输出控制启停
本向导分为两部分:
1.《快速操作指南》---KnowHow,满足了客户“快速解决调试问题”的需求。
●发送快---大小在2M左右,能方便快速地通过电子邮件发给客户使用
●调试快---提供了反复调试过的完整准确的PLC通信程序,客户可直接下载
●接线快---含有实物照片的通信接线图使客户非常容易理解和模仿,并且快速完成接线
●设置快---图形化的变频器参数设置指导使客户可直接上手设置参数,不用查找手册
2.《完全通信指导》---KnowWhy,满足了客户“系统学习通信知识”的需求。
●知识全---不仅给出了详细的调试步骤和详细解释,还使客户在完成通信的同时系统学习相关
的产品和通信知识
●考虑全---对客户调试可能遇到的各种突发情况给出了相关提示和解决方法
●理解易---提供了程序指令和结构的详细注释,使客户能容易的理解和学习提供的标准程序并
能在原有程序上进行扩展
第二部分
完全通信指导
重要信息
注意:
在尝试安装、操作或调试设备之前,请仔细阅读下述说明并通过查看来熟悉设备。
下述特别信息可能会在文本其他地方或设备上出现,提示用户潜
在的危险和注意事项,或提供阐明或简化某一过程的信息。
遵守使用说明,可能导致调试失败、人身伤害甚至设备损坏。
此符号的注意事项,以避免不必要的调试错误。
1.实验简介（4
2.硬软件环境（4
3.ATV31变频器设置（5
3.1操作说明（5
3.2参数设置（6
3.2.1控制方式（7
3.2.2通信参数（10
4.硬件连接（11
4.1M340与ATV31的Modbus连接（11
4.2M340数字量输出模块与ATV31逻辑输入端子的连接（12
5.PLC编程（13
5.1硬件组态（13
5.1.1组态CPU（13
5.1.2组态数字量输出模块（14
5.1.3组态ModbusMaster（15
5.2ATV31Modbus变量说明（16
5.2.1ATV31Modbus内部字（16
5.2.2ATV31DRIVERCOM流程（17
5.3通信功能块（18
5.3.1连续读功能块READ_VAR（19
5.3.2连续写功能块WRITE_VAR（20
5.4编程（21
5.4.1时间令牌设置（21
5.4.2读写从站寄存器（22
5.4.3DRIVERCOM流程（23
6.实验调试（24
6.1计算机与PLC的连接（24
6.2软件调试（25
6.3ATV31常见通信故障（26
7.带多台变频器（27
7.1硬件连接（27
7.1.1分配器模块和RJ45连接器（27
7.1.2接线盒方式（27
7.2软件扩展（28
8.附件（30
8.1M340示例程序（30
8.2ATV31的Modbus用户手册（30
8.3ATV31编程手册（30
1.实验简介
PLC通过Modbus监控变频器的运行是工业中较常见的应用,本文以施耐德M340PLC与ATV31变频器为例,简要介绍PLC与变频器之间Modbus串行通信的过程,包括硬件接线、变频器参数设置、硬软件组态、上电调试等,实现在PLC上远程控制ATV31变频器的故障初始化,启动/停止,正转/反转,频率给定等。
本文只介绍了M340通过Modbus通信远程控制,AO给定频率的应用,关于Modbus通信控制和端子控制混合使用的情况,以及其他施耐德PLC,如Premium,TWIDO,Quantum与ATV31的Modbus串行通信,将在本书的其他文章中介绍。
2.硬软件环境
主要软件:
UnityProV3.1。
UnityPro是施耐德电气支持Quantum,Premium,M340的通用编程,调试和运行的软件包。
3.ATV31变频器设置
3.1操作说明
ATV31的前面板说明如下:
ATV31操作面板主要操作规则:
秒可快速滚动浏览菜单;
存储选定项,长按ENT键,当存储数值时,显示器会闪烁。
正常显示状态:
无故障出现和无起动时,正常显示有如下几种:
-频率:
SUP-菜单中所选的参数的显示（缺省选项:
加到电机上的输出频率。
在电流限制模式下,显示器会闪烁。
-init:
初始化顺序
-rdY:
变频器就绪
-dcb:
直流注入制动正在进行
-nSt:
自由停车
-FSt:
快速停车
-tUn:
正在进行自动整定
故障显示状态:
显示器闪烁指示出现的故障,故障的具体内容以及操作,请参照8.3《ATV31编程手册》的《故障-原因-解决方案》章节。
任何初始显示状态下,均可以按ENT键进入设置菜单。
ENTENT
3.2参数设置
ATV31的主菜单如下,所有的参数均在主菜单的子目录里面进行设置。
3.2.1控制方式
功能访问等级设置如下:
配置给定1设置如下:
混合控制模式设置如下:
本例中控制启停和频率给定分别由端子和Modbus通信设定,所以控制模式设为SEP/分离。
配置通道给定1设置如下:
设置为tEr/端子控制;tEr为出厂设置。
控制类型设为两线制2C:
LI1闭合正向运行,断开停车。
LIx闭合反向运行,断开停车。
禁止电机缺相故障设置如下:
当变频器最小输出电流大于电机额定电流时需要禁止电机缺相故障。
此处是否禁止,视用户测试的状况而定。
逻辑输入反转设置如下:
设置逻辑输入LI2为变频器反转,出厂设置为LI2。
用户根据需要可设置逻辑输入反转为LI2/LI3/LI4/LI5/LI6。
故障复位设置如下:
逻辑输入故障复位设置为LI3。
用户根据需要可设置逻辑输入反转为
LI2/LI3/LI4/LI5/LI6。
3.2.2通信参数
通信速率设置如下:
通信格式设置如下;本例中将通信格式设置为8位数据位,偶校验,1位停止位,即8E1,与出厂设置相同;用户需根据实际需要进行设置。
4.硬件连接
4.1M340与ATV31的Modbus连接
只需要一根标准的RJ45双绞线作为通信电缆即可,一端插入ATV31的Modbus通信端口,另一端插入M340CPU上的串口,连接如下:
RJ45双绞线;串口定义;
2
1
4.2M340数字量输出模块与ATV31逻辑输入端子的连接
本例采用的M340数字量输出模块为DDM16022的数字量输出DO信号对变频器进行启停控制,之前3.2.1控制方式中已经对ATV31变频器做了编程,分别如下:
正转开关-LI1;闭合正转,断开停止。
反转开关-LI2;闭合反转,断开停止。
故障复位-LI3;闭合后再断开故障复位。
ATV31的控制端子设置,以及与DDM16022的接线如下:
本文中的数字量输出模块DDM16022需要外供24VDC电源,鉴于变频器的24VDC电源功率限制,所以采用外接24VDC电源。
此时逻辑输入配置开关必须拨到CLI/悬空（中间位置。
由于变频器的24VDC电源功率较小,强烈建议用户不要使用变频器的24V直流电源为PLC的模块供电。
5.PLC编程
本例中的PLC组态和编程全部采用UnityPro3.1完成。
UnityPro是施耐德电气支持Quantum,Premium,M340的通用编程、调试和运行的软件包,
PLC编程主要包括硬件组态和软件编程两个部分。
5.1硬件组态
5.1.1组态CPU
双击打开硬件组态
5.1.2组态数字量输出模块
5.1.3组态ModbusMaster
双击打开
通信速率
PLC做主站
数据类型
停止位
校验位Modbus功能
设置完毕后点击确认按钮
5.2ATV31Modbus变量说明
在M340PLC中编写程序,将变频器的内部变量用功能块Read_var/Write_var映射到本地寄存器,通过对本地寄存器进行读写,来完成对变频器的监控。
5.2.1ATV31Modbus内部字
对ATV31变频器实现Modbus通信控制的状态字和控制字说明如下:
5.2.2ATV31DRIVERCOM流程
变频器的内部操作遵循DRIVERCOM流程,见下图:
5.3通信功能块
在M340中用梯形图指令READ_VAR/WRITE_VAR对变频器的Modbus寄存器进行读写。
LanguageExtended页面中的Directlyrepresentedarrayvariables和Allowdynamicarrays
将Directlyrepresentedarrayvariables和
Allowdynamicarrays打勾
5.3.1连续读功能块READ_VAR
输入助手
读取数据接收区
通信报告区
5.3.2连续写功能块WRITE_VAR
对Read_var/Write_var功能块的详细说明,参见8.4UnityPro的通信块库中的read_var/write_var章节。
5.4编程
程序分为四个主要部分
时间令牌设置:
为了实现系统的可扩展性,容许带多个变频器,而在PLC的每个扫描周期最多只能有8个通信模块（READ_VAR/WRITE_VAR同时处于通信激活状态,那么要控制多个变频器时,需要对变频器进行分时控制,这里设置时间令牌就是为了让多个变频器轮流通信。
读写从站寄存器:
使用READ_VAR/WRITE_VAR对变频器寄存器进行读写,且只有当此变频器拿到令牌时才能开始通信。
变频器状态:
ATV31的内部状态字指示变频器所处的状态。
5.4.1时间令牌设置
为了实现系统的可扩展性,可对每个Modbus从站设置一个时间令牌,时间令牌在几个扫描周期内时轮流传递的,每个通信块只有在拿到时间令牌的时候才会和从站进行通信。
变量定义在UnityPro的ElementaryVariables菜单中,如下图位置:
名称类型地址值注释Token_NINT%MW110变频器令牌总数
Q_ResetEBOOL%M15输出自动复位
C_TokenINT%MW2当前令牌值
5.4.2读写从站寄存器
对变频器的内部寄存器的读写来控制ATV31变频器,读写相互锁定不能同时进行。
5.4.3DRIVERCOM流程
ATV31的内部状态转换都遵循DRIVERCOM流程,本例中DRIVERCOM流程结束后变频器会自动进入就绪（ready状态。
变量说明:
名称类型地址值注释FaultEBOOL%M1变频器故障
Rst_faultEBOOL%M2变频器故障复位
StandbyEBOOL%M3
Run_dirEBOOL%M4正转
Run_revEBOOL%M5反转
HaltEBOOL%M6
ReadyEBOOL%M7变频器就绪
Nor_stopEBOOL%M8自由停车
RunningEBOOL%M9运行
6.实验调试
6.1计算机与PLC的连接
本例使用M340较常用的USB连接方式,一根USB电缆（一般家用的USB电缆即可实现快速连接,USB电缆的一头插入M340CPU的USB端口,另一端插入计算机的USB端口,连接完毕后M340
6.2软件调试
UnityPro连机后,下载程序,运行M340,打开在线监控表:
如下:
当Fault=1时,用Rst_Fault复位;当ready或Standby=1时,设置Run_dir=1,Freq_set为
当前状态
操作
后续状态
Unity监控表ATV31Unity监控表ATV31Ready=1/就绪nSt/自由停车
Run_dir=1/正转
Running=1/运行当前输出频率
Run_rev=1/反转
Running=1/运行
运行状态,显
示当前输出频
率
Nor_stop=/自由停车Ready=1/就绪nSt/自由停车
Freq_set=100/给定频率
Freq_out=
（-100
10.0/输出频率
Halt=1/暂停Standby=1rdy/就绪Standby=1/暂停rdy/就绪
Run_dir=1/正转
Running=1/运行当前输出频率
Run_rev=1/反转
Fault=1/故障Rst_fault=on_plus/故障复位Ready=1/就绪nSt/自由停车在出厂设置默认分辨率时,Freq_set为实际输出频率的100倍。
当变频器反转时,输出频率显示为负数。
ATV31内部详细操作流程,请参照5.2.2ATV31DRIVERCOM流程。
本例的详细程序请参见8.1M340程序。
本例中变频器采用是无电机测试,调试时给定变频器频率10HZ,运行安全。
因
此,强烈推荐用户在进行在线通信调试时
1,如果用户变频器采用无电机进行调试,可按照本例中的输入频率进行设定;
2,如果用户变频器带有负载进行调试,请务必确保变频器的给定频率在负载和环境的安全应用范围之内,不会对人身和设备造成安全影响。
警告
1
2
1
2
6.3ATV31常见通信故障
出现通信故障或者变频器故障时,变频器会自动停止输出。
在此例中,常见故障是SLF（seriallinkfault通信故障,通信故障之后10秒变频器会自动停止输出,并在液晶显示器上显示10秒为ATV31变频器Modbus超时的出厂设定值,即在10秒之内如果没有检测到Modbus请求或接收信号,会报SLF故障。
此时间默认为出厂设定值10秒,见8.3《ATV31编程手册》的菜单COM-ttO。
故障排除且复位后,变频器状态回到ready,变频器液晶显示rdy（就绪或nSt（自由停车后,变频器才能启动。
其他更多ATV31变频器的故障-原因-解决方案,请参照8.3《ATV31编程手册》的故障-原因-解决方案章节。
1
1
7.带多台变频器
本例只是对单个变频器进行控制,对于多个变频器连接的情况,需要对硬件和软件进行扩展。
7.1硬件连接
施耐德提供专门的连接器来进行扩展,主要有两种扩展的方式。
7.1.1分配器模块和RJ45连接器
使用施耐德的标准扩展设备,通过分配器模块和RJ45连接器方式进行扩展。
1,Modbus主站,PLC或者PC2,Modbus电缆
3,Modbus分支模块LU9GC3
4,Modbus分支电缆VW3A8306R**5,线路终端器VW3A8306RC
6,Modbus三通盒VW3A8306TF**（带电缆7,Modbus电缆TSXCSA*00（至另一个分支模块
7.1.2接线盒方式
使用施耐德的标准扩展设备,通过转接线盒进行扩展。
1,Modbus主站2,Modbus电缆
3,Modbus电缆TSXCAS*004,Modbus三通盒
TSXSCA50
5,用户分接插口TSXSCA626,Modbus分支电缆7,Modbus分支电缆VW3A8306D30
TSXSCA50和TSXSCA62中均带一个RC线路终端器VW3A8306RC
1
1
1
不论采用哪种扩展方式,当带的从站比较多时,Modbus线路两端须接线路终端器,如7.1.1扩展方式中的标号5,7.1.2扩展方式中的标号4和5的设备中包含线路终端器VW3A8306RC。
采用标准的Modbus连接时,使用线路终端器VW3A8306RC;采用Modbusjbus连接时,使用VW3A8306R线路终端器。
两种线路终端器的内部实际结构如下图:
VW3A8306RCVW3A8306R
ATV31的Modbus用户手册》。
详细的扩展规划,请参照8.2《
7.2软件扩展
根据上面的程序可以看出,每个变频器拥有一个唯一的时间令牌号,并且使用各自的DRIVERCOM流程和READ_VAR/WRITE_VAR指令,只有在当前的时间令牌等于此变频器的时间令牌时,通信块才会被允许激活。
同一变频器多个参数:
如果要显示或控制更多变频器参数,按照5.4编程章节中的程序,用户只需在5.4.2读写从站寄存器中添加read_var/write_var程序即可,但是在同一扫描周期最多只能有8个read_var/write_var处于激活状态,每个read_var/write_var最多能读取/写入的最多1000个连续位。
连接多个变频器:
如果要扩展连接多个变频器,用户需要复制添加读写从站寄存器程序,DRIVERCOM流程和频率给定程序;例如,增加的变频器的时间令牌号为2,Modbus从站地址为4,则需要更改参数包括变频器的时间令牌,通信参数,本地读写寄存器区。
具体如下:
C_Token=2ADDRM（‘0.0.0.4’
%MW34:
2
%MW30:
4
%MW30.0
ADDRM（‘0.0.0.4’
%MW44:
2%MW40.0
8.附件
8.1M340示例程序
以下给出一些简单的测试和示例程序,如果要满足用户的更多要求,需要在此基础上进行功能的扩展和添加。
8.2ATV31的Modbus用户手册
ATV31的Modbus用户
手册.pdf
8.3ATV31编程手册
ATV31编程手册.pdf
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