基于RS485總線PLC與多臺(tái)變頻器通信應(yīng)用分析

劉洪強(qiáng)

摘 要：本文簡(jiǎn)要概述了以西門子S7-300PLC與PowerFlex 400P系列變頻器通過(guò)RS485總線組成的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在唐山三友遠(yuǎn)達(dá)纖維有限公司軟水系統(tǒng)中得到成功應(yīng)用。本文詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)中串行通信的編程方法和過(guò)程。

關(guān)鍵詞： RS485；PLC；變頻器；串行通信

中圖分類號(hào)： TN773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，RS485總線通信接口允許在簡(jiǎn)單的一對(duì)雙絞線上進(jìn)行多點(diǎn)、雙向通信。本文主要以西門子S7-300PLC與PowerFlex 400P變頻器的通信為例，來(lái)闡述采用Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)串行通信的方法。

2 Modbus協(xié)議簡(jiǎn)介

Modbus協(xié)議傳輸模式主要有ASCII模式和RTU模式兩種。其中RTU模式直接按十六進(jìn)制符號(hào)發(fā)送，無(wú)需轉(zhuǎn)換成ASCII碼，現(xiàn)如今智能儀表、變頻器以及PLC等工控設(shè)備大多支持Modbus RTU格式。

Modbus通信協(xié)議是一種主從式、半雙工通信協(xié)議，即僅主站能初始化查詢，從站根據(jù)主站查詢提供的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的反應(yīng)。此控制系統(tǒng)中主站是S7-300PLC，從站是PowerFlex 400P變頻器（如圖1所示），理論上一個(gè)Modbus系統(tǒng)中可以有一臺(tái)主站和多至247臺(tái)從站。

3 PowerFlex 400P變頻器中Modbus的應(yīng)用

3.1 硬件連接

PowerFlex 400P變頻器采用內(nèi)置RS485作為Modbus的物理接口，支持RTU的傳輸模式。硬件上，變頻器的DSI接口用于RS485通信，網(wǎng)絡(luò)連線由屏蔽的雙絞線組成，節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)之間成菊花鏈連接，方式如圖2所示。

3.2 通信設(shè)置

硬件連接好后，要激活變頻器與外部設(shè)備之間的Modbus通信，需要設(shè)置如下參數(shù)（見表1）。

3.3 技術(shù)參數(shù)

4 S7-300 PLC中Modbus的應(yīng)用

S7-300PLC本身不支持RS485通信，需要通過(guò)串行通訊模板CP341來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.1 Step7組態(tài)設(shè)置

進(jìn)入硬件配置畫面，雙擊CP341模板，點(diǎn)擊Parameter…配置參數(shù)，在Protocol選型中選擇MODBUS Master，參照變頻器設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)等內(nèi)容，設(shè)置好后需要通過(guò)Load Drivers裝載到PLC中。

4.2 程序設(shè)計(jì)

本文主要采用Modbus主站輪詢方式通過(guò)FB7/FB8功能塊進(jìn)行讀取/發(fā)送數(shù)據(jù)。其中輪詢方式采用如圖3所示。在系統(tǒng)初始化完成后，手動(dòng)啟動(dòng)第一次輪詢作業(yè)，先輪詢1#從站。給1#從站發(fā)送查詢請(qǐng)求后，等待1#從站的響應(yīng)，如果在指定的延時(shí)時(shí)間內(nèi)接收到1#從站返回的數(shù)據(jù)，則執(zhí)行2#從站。如果在指定時(shí)間內(nèi)不能接收到從站的返回?cái)?shù)據(jù)或接收錯(cuò)誤，則跳過(guò)本站，執(zhí)行下一個(gè)從站。

結(jié)語(yǔ)

利用RS485總線實(shí)現(xiàn)了軟水站的自動(dòng)化控制，同時(shí)減少了大量的I/O卡件，節(jié)省配線，提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化創(chuàng)造了條件，應(yīng)用前景十分廣泛。

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