Twido与ATV31的Modbus串行通信(Modbus通信控制启停、模拟量输出给定速度)-完全通信指导

施耐德技术服务中心TSCPAGETwido与ATV31的Modbus串行通信向导PAGE32Twido与ATV31Modbus串行通信向导<三>——Modbus通信控制启停、模拟量输出给定速度本向导分为两部分：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TwidoModbusCommunicationwithATV31Edition:2008-6安全信息重要信息注意：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。这是“警告”的符号。警示用户潜在的危险和必须要遵守的规则，如果不遵守使用说明，可能导致调试失败、人身伤害甚至设备损坏。这是提醒“注意”的符号。提醒用户需要注意的操作说明。请遵守所有带此符号的注意事项，以避免不必要的调试错误。“警告”“警告”表示可能存在危险，如果不遵守，可能导致严重的人身伤害甚至死亡，或设备损坏。警告 注意注意““注意”表示需要注意的操作，如果不遵守，可能导致调试失败。

目录1.实验简介 42.实验环境 43.硬件连接 53.1Twido与变频器的通信连接 53.2Twido与变频器的端子连接 74.ATV31变频器设置 84.1操作说明 84.2主要参数设置 94.2.1控制方式 104.2.2通信参数 125.1Modbus协议简介 145.2交换数据表 145.3ATV31参数说明 155.3.1读写变量 155.3.2状态字 165.3.3控制字 165.3.4特殊DRIVECOM参数 175.4DRIVECOM流程 175.5TwidoSoft软件的配置 185.6Twido软件编程语句介绍 215.6.1EXCHx指令 215.6.2%MSGx功能块 215.7程序的分步讲解 225.7.1一台PLC与一台变频器通信 225.7.2一台PLC与多台变频器通信 246.实验调试 276.1计算机和PLC连接 276.2交换数据表对照 276.3动态变量表的读和写 286.4ATV31常见通信故障 297．系统扩展 307.1分配器模块和RJ45连接器 307.2接线盒方式 308.附件 318.1相关技术文档 318.1.1TwidoSoft软件参考手册 318.1.2Twido硬件参考手册 318.1.3ATV31编程手册 318.1.4ATV31modbus用户手册 318.2参考程序 328.2.1Port2口做通信 328.2.2Port1口做通信 32在实际进行通信调试之前，为保证调试安全：强烈建议用户不带电机进行通信调试。在此情况下，必须禁止变频器的电机缺相故障OPL，详细设置请参照HYPERLINK4.2.1控制方式的HYPERLINK禁止变频器OPL的说明。如果用户的变频器必须要带电机进行通信调试，强烈建议断开电机负载，以避免负载的起动对人身和设备造成危害。如果用户的变频器和电机必须带负载进行通信调试，请务必确保电机和负载的启动和运行不会对人身、设备造成危害，以及对生产造成影响。警告

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TwidoPLC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Modbus通信控制变频器启停，模拟量模块端子给定频率的情况，关于端子控制和modbus通信控制的其他几种混合使用的情况，以及其他施耐德PLC，如Premium，Quantum与ATV31的modbus串行通信，将在本书的其他文章中介绍。2.实验环境主要硬件：类型型号数量参考图片电源24V开关电源1PLCTwidoPLCTWDLMDA20DRT(CPU模块)（中）TWDNOZ485T(端子485扩展模块)（左）TWDAMM3HT(模拟量混合模块)（右）1变频器ATV311Modbus通信电缆8针MiniDIN圆头线1RJ45接头屏蔽双绞线1主要软件TwidoSoft3.5是施耐德电器支持TwidoPLC的编程，调试和运行的工具软件。3.硬件连接3.1Twido与变频器的通信连接123123 12345678CAN_HCAN_LCAN_GNDD1D0不连10V公共12345678D1D0NC/DE/DPTNC0V5VABGD1D0公共44551TSXPCX1031-C转接块的拨码拨到2126521TWDLMDA20DRTTwidoPLCCPU模块2652133TWDNOZ485TTwidoMiniDin485扩展模块44Port1口通信电缆制作图55Port2口通信电缆制作图注意注意用户自制通信电缆，建议用户使用屏蔽双绞线。

3.2Twido与变频器的端子连接之后在HYPERLINK8.1.3ATV31编程手册。同样，如果用户设置AI2、AI3为Fr1(配置给定1)，输入接线大致与AI1相同，详细说明参见ATV31的安装手册。本文是以模拟量输出模块AO作为变频器的模拟输入，实际应用过程中可以用其他的模拟输出设备作为变频器的模拟输入，如其他模拟量输出模块，电位计，信号发生器等。本文是以模拟量输出模块AO作为变频器的模拟输入，实际应用过程中可以用其他的模拟输出设备作为变频器的模拟输入，如其他模拟量输出模块，电位计，信号发生器等。注意4.ATV31变频器设置4.1操作说明ATV31的前面板说明如下：ATV31操作面板主要操作规则：按上下键对菜单进行浏览，不会对选定项进行存储；一直按住上下键(>2秒)可快速滚动浏览菜单；存储选定项，长按ENT键ENT，当存储数值时，显示器会闪烁。ENT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HYPERLINK8.1.3ATV31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ENT进入设置菜单。ENT4.2主要参数设置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。4.2.1控制方式如果采用通信启停，模拟量模块给定速度，ATV31设定步骤如下：参数路径参数说明值功能描述CTL-LAC功能访问等级L3访问高级功能与混合控制模式的管理CTL-FR1配置给定1AI1模拟输入AI1CTL-CHCF混合控制模式SEP如果LAC=L3可访问此参数：SIN－组合，控制和频率给定由同一种方式设定；SEP－分离，控制和频率给定由不同的方式设定CTL-Cd1配置通道给定1NdbCd1菜单只有在LAC=L3&CHCF=SEP时才有效；tEr-端子控制；LOC-键盘控制；LCC-远程终端控制；Ndb-modbus总线控制；can总线控制。Flt-OPL电机缺相故障No带小电机试验时，禁止因为输出电流过小出现的电机缺相故障；一般在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。功能访问等级设置配置给定1设置如下:频率控制的输入由电位机AI1给定。控制模式设置如下：本例中控制启停和频率给定分别由modbus通信和端子设定，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Ndb/modbus控制。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。4.2.2通信参数此设置和PLC中的Modbus参数设置保持一致，步骤如下：参数路径参数说明值功能描述CON-ADD从站地址2.范围1－247CON-tbr通信速率192004.8-4800bps;9.6-9600bps;19.2-19200CON-tfo通信格式8n18O1:8个数据位,奇校验,1个停止位8E1:8个数据位,偶校验,1个停止位8n1:8个数据位,无校验,1个停止位8n2:8个数据位,无校验,2个停止位从站地址设置通信速率设置通信格式设置设置完毕后，关闭变频器电源再重新上电，参数设置才能生效注意设置完毕后，关闭变频器电源再重新上电，参数设置才能生效注意5.1Modbus协议简介Modbus协议是Modicon公司于1978年开发的一个用于PLC和编程器之间通信的协议，1980年起，为众多制造商所采用而完全开放，成为“事实上的工业标准”。它实现控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间的通信，支持传统的RS一232／422／485设备和最新发展出来的以太网设备。该协议定义了一个控制器能识别的消息结构，描述了控制器如何请求访问其它设备，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它是一种应用层报文传输协议，与底层的物理接口及电气规范无关，这是其目前生命力仍很强的原因。Modbus协议是一个分级结构(主从式)异步串行通信协议，为客户机/服务器方式，可使主站对一个或多个从站进行访问，主站和从站之间允许多点连接。主站和从站可以有两种对话方式：•查询方式：主站对一个从站进行对话并等待其回应•广播方式：主站对所有从站进行对话(不等待回应)Modbus的协议中有两种传输方式：•RTU方式格式： 地址 命令 数据 CRC校检 •ASCII方式格式： 头码 地址 命令 数据 LRC校检 尾码说明：•RTU(RemoteTerminalUnit，远程终端单元)•CRC(CyclicalRedundancyCheck，循环冗余校验)•LRC(LongitudinalRedundancyCheck，纵向冗余校验)5.2交换数据表Twido作为主站进行Modbus通信时，必须编程通信程序，而程序的编写是通过填写字表的方式进行的，以下就Modbus字表进行详细阐述。另外，Twido作为Modbus从站时，是不需要编程的，只需要配置通信参数即可。读N个字－％MW(功能码03)表索引高字节低字节控制表001(发送/接收)06(发送长度)*103(接收偏移)00(发送偏移)发送表2从站地址(1…247)03(请求码)3读取的第一个字的地址4读取的字数N接收表5从站地址(1…247)03(请求码)600(接收偏移值)2×N所读的值占用的字节数7读取的第一个字8读取的第二个字………N＋6读取的第N个字*在应答后，长度会变为接收到的字节长度

写N个字－％MW(功能码16)表索引高字节低字节控制表001(发送/接收)8＋(2×N)发送长度100(接收偏移)07(发送偏移)发送表2从站地址(1…247)16(请求码16进制10)3所写第一个字地址4所写字的个数N500(发送偏移值)2×N所写字节数6所写的第一个字7所写的第二个字…N＋5所写第N个字接收表N＋6从站地址(1…247)16(请求码)N＋7所写第一个字地址N＋8所写的字数有多条EXCH指令时，要使用分时控制5.3ATV31参数说明5.3.1读写变量读出变量地址代码说明3203FRH给定频率3202RFR电机输出频率3207ULN线电压7121LFT上一次故障3201ETADRIVECOM状态字写入变量地址代码说明8501CMDDRIVECOM命令字8502LFR在线给定频率8504CMI内部控制寄存器11920RPIPI调节器内部设定点9623UFRIR补偿

5.3.2状态字状态字Bit0准备接通Bit1接通Bit2操作被允许Bit3故障Bit4电压无效Bit5快速制动Bit6接通被禁止Bit7报警Bit80Bit9线性控制Bit10达到给定值Bit11超过给定值Bit120Bit130Bit14按STOP键停止Bit15旋转方向5.3.3控制字控制字Bit0接通Bit1电压无效Bit2快速制动Bit3允许操作Bit40Bit50Bit60Bit7故障复位Bit80Bit90Bit100Bit11正传/反转Bit12斜坡制动Bit13注入制动Bit14快速制动Bit1505.3.4特殊DRIVECOM参数特殊”DRIVECOM”参数地址代码说明8606ERRD故障代码(写保护)8601CMDD命令字8603ETAD状态字(写保护)8602LFRD给定转速8605FRHD带符号输出转速(写保护)8604RFRD无符号输出转速(写保护)上电5.4DRIVECOM流程上电是故障？是故障？ETA=16#***8ETA=16#***8ATV故障功能失常否CMD=16#0080故障消失，复位否CMD=16#0080故障消失，复位ETA=16#**40ATV锁定接通禁止ETA=16#**40ATV锁定接通禁止CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0000禁止电压 或CMD=16#0000禁止电压或CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0006CMD=16#0000禁止电压CMD=16#0006停车电机停车修改配置参数或或或或电机停车修改配置参数或或电机停车修改配置参数CMD=16#0000禁止电压终端上STOP终端上STOP键CMD=16#0002快速停车或或或或终端上STO终端上STOP键电机停车修改配置参数nStETA=16#**21ATVnStETA=16#**21ATV等待禁止电压rdY,dCb…ETA=16#**07紧急停车快速停车激活rdY,dCb…ETA=16#**07紧急停车快速停车激活CMD=16#0007接通CMD=16#0006停车CMD=16#0006停车nStETA=16#**23ATVnStETA=16#**23ATV就绪接通CMD=16#***F激活运行CMD=16#***F激活运行CMD=16#***F激活运行CMD=16#0007禁止运行rUn,rdY…ETA=16#**27rUn,rdY…ETA=16#**27ATV运行运行激活CMD=16#000BCMD=16#000B快速停车ATV31的DRIVERCOM流程5.5TwidoSoft软件的配置步骤动作&示例1新建一个工程2选择TwidoPLC的CPU，本实验采用了TWDLMDA20DRT3选择一个RS485的扩展端口用于与ATV31进行通信4选择TWDNOZ485T,8针miniDIN连接头的扩展模块步骤动作&示例5配置两个端口6配置Port1为编程端口，设置如下：7配置Port2为通信端口，配置如下，且与变频器端的设置一致Port1编程端口Port2通讯端口Port1编程端口Port2通讯端口步骤动作&示例8添加模拟量模块9选择TWDAMM3HT混合模块10配置TWDAMM3HT模块11配置TWDAMM3HT的模拟量输出通道为0－10V5.6Twido软件编程语句介绍一个Twido控制器配置后可与Modbus从设备通信，或以字符模式（ASCII）发送和/或接收消息。TwidoSoft为这些通信提供了下列功能：EXCH指令用于发送/接收消息交换控制功能模块（％MSG）用于控制数据交换Twido控制器在处理EXCH指令时使用制定端口的配置协议。每个通信端口可被分配一个不同的协议。通过添加端口号到EXCH或%MSG功能（EXCH1,EXCH2,%MSG1,%MSG2）可以访问通信端口。5.6.1EXCHx指令发送/接收报文；其中x为通信端口号(1或2)[EXCHx%MWi:L]（i+L<=255）这里：x＝串行口号（1或2）；x＝以太网端口（3;:L＝字表总字数（最大121）。内部字表％Mwi:L的值为i+L<=255。5.6.2%MSGx功能块 控制数据交换这里的x表示控制器端口：x＝1或2，分别表示控制器串口1或2；x＝3，表示控制器的以太网端口（仅适用于TWDLCAE40DRF控制器）。％MSGx功能模块管理数据交换且具有三个功能：通信错误校验：错误校验核实EXCH指令编程的模块长度（字表）足够包含将被发送的消息长度（与字表中的第一个字的低位字节的编程长度比较）。多消息协调：为了确保多消息发送时的协调性，％MSGx功能模块提供决定前一条消息何时完成所必需的消息。优先消息发送：％MSGx功能模块允许当前消息的发送被停止，以保证紧急消息的立即发送。参数标识值输入（或指令）复位R置为1时，通信重新初始化；％MSGx.E=0和％MSGx.D=1。通信完成输出%MSGx.D状态1表示通信在下列情况完成；发送结束（如果是发送）接收结束（收到结束字符）错误模块重启状态0表示请求在处理过程中。故障（出错）输出%MSGx.E状态1表示通信在下列情况完成：命令错误表配置错误收到不争取的字符（速率，奇偶，等等）接收表满（未更新）状态0表示消息长度和连接都正确5.7程序的分步讲解5.7.1一台PLC与一台变频器通信5.7.2一台PLC与多台变频器通信

6.实验调试用户在上电调试之前，请务必确保PLC，变频器以及所带的电机的接地安全，以避免因接地问题而可能造成的人身伤害和设备损坏。用户在上电调试之前，请务必确保PLC，变频器以及所带的电机的接地安全，以避免因接地问题而可能造成的人身伤害和设备损坏。警告6.1计算机和PLC连接连接图如下：31312211TSXPCX1031-C电缆的圆头与TwidoPLC的圆口连接22TSXPCX1031-C转换器拨号到233TSXPCX1031-C的9针端与计算机的串口连接6.2交换数据表对照注意：该例使用DRIVECOM流程，假如把ATV31设为分离控制方式，也就是通信给定频率，端子控制起停的话，可以不使用DRIVECOM流程。交换数据表读变量值(高位字节)值(低位字节)说明％MW00106发送接收：01；发送长度：06(字节)％MW10300接收偏移：03；发送偏移：00％MW20103从站返回值从站地址：02；命令代码：03(读变量)从站返回值％MW30c81起始变量：16＃0c81(W3201)％MW40001数据长度：1字％MW50103从站地址：02；命令代码：03％MW60002接收偏移值：00；接收到的字节数：2％MW70000读到的寄存器值写变量值(高位字节)值(低位字节)说明％MW50010C发送接收：01；发送长度：12(字节)％MW510007接收偏移：00；发送偏移：07％MW520110从站地址：02；命令代码：16(写变量)％MW532135起始变量：16＃2135(W8501)％MW540002数据长度：2字％MW550004从站返回值发送偏移值：00；写的字节数：04从站返回值％MW560000写入变量值1：W8501％MW570000写入变量值2：W8502％MW580110从站地址：01；命令代码：16(写变量)％MW592135起始变量：16＃2135(W8501)％MW600002数据长度：2字6.3动态变量表的读和写频率的换算如下2000/4096=X/50Hz频率的换算如下2000/4096=X/50HzX≈25Hz本例中变频器采用是无电机测试，调试时给定变频器频率25HZ，运行安全。因此，强烈推荐用户在进行在线通信调试时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；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。本例中变频器采用是无电机测试，调试时给定变频器频率25HZ，运行安全。因此，强烈推荐用户在进行在线通信调试时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；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6.4ATV31常见通信故障1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SLF。几种常见的故障－原因－解决方案如下：1故障起因故障现象解决方案恢复运行变频器显示变频器输出硬件线路故障SLF1约10秒后停止输出1检查并恢复硬件线路通信自动恢复，显示故障，需要复位PLC断电SLF约10秒后停止输出PLC重新热启动通信自动恢复，显示故障，需要复位PLC热启动SLF如10秒内不能启动，则停止输出通信自动恢复，显示故障，需要复位PLC冷启动nSt立即停止输出，变频器复位PLC冷启动通信自动恢复CPU停止运行SLF约10秒后停止输出PLC启动通信自动恢复，显示故障，需要复位110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。此时间一般默认为出厂设定值10秒，见HYPERLINK8.1.3ATV31编程手册的菜单COM-ttO。1故障排除且复位后，变频器状态重新回到waiting或