《运动控制技术及应用》电子教案 项目1-任务5 基于 Modbus 通信的变频器调速系统设计

课程单元教学设计首页课程课题：项目1任务5授课教师学时数6授课班级授课日期教学地点教学目标（1）熟悉三菱变频器专用通信协议和Modbus通信协议。（2）熟悉三菱人机界面的基本知识。（3）熟悉PLC控制变频器的工作原理。（4）会设置通信参数。（5）能使用GTDesigner3软件编写触摸屏程序。（6）能编写通信控制变频器的PLC程序。教学重点与难点（1）熟悉三菱变频器专用通信协议和Modbus通信协议。（2）会设置通信参数。（3）能使用GTDesigner3软件编写触摸屏程序。（4）能编写通信控制变频器的PLC程序。教学方法教学手段PPT、边讲边练教学准备1、PLC本体:FX5U-32MT2、人机界面：GS21073、三菱FR-E740系列变频器4、电脑及相应软件参考资料教学反思课程单元教学设计实施方案备注【任务目标】本任务以PLC通信控制变频器运行为学习内容，通过对三菱变频器专用通信协议、Modbus通信协议的学习，使学生了解通信控制变频器基本知识，掌握变频器的通信协议参数。【知识准备】一.Modbus通信1.Modbus通信概述Modbus是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。我们通常所说RS-485通信，只是说明了一种通信的硬件电气接口性能，而不是完整意义上的通信协议。2.Modbus通信模型3.Modbus的传输模式Modbus定义了ASCII（美国信息交换标准代码）模式和RTU（远程终端单元）模式两种串行传输模式。（1）RTU模式（2）Modbus的功能码常用的功能码也就简单的几个，主要是功能码01、02、03、04、05、06、15和16。4.FX5UPLCModbusRTU通信指令（1）FNC276－ADPRW/MODBUS读出与写入指令s1：表示的是本站或从站的站号，其取值范围为00-20H。s2：表示功能代码，其取值范围为01H～06H、0FH、10H。s3：表示与功能代码对应的功能参数，其取值范围为0～FFFFH。s4：表示与功能代码对应的功能参数，其取值范围为1～2000。s5/d1：表示与功能代码对应的功能参数d2：输出通信执行状态的起始位软元件编号。（2）.ModbusRTU串行通信的设定①基本设置②固有设置③Modbus软元件分配④SM/SD设置（3）示例二.三菱变频器专用通信功能1.系统构成2.通信规格3.变频器的指令代码和参数指令功能控制方向IVCK

变频器的运行监视可编程控制器←变频器IVDR

变频器的运行控制可编程控制器→变频器IVRD

读出变频器的参数可编程控制器←变频器IVWR

写入变频器的参数可编程控制器→变频器IVBWR

变频器参数的成批写入可编程控制器→变频器IVMC

变频器的多个指令可编程控制器↔变频器（1）变频器的运行监视指令IVCK：在PLC中读出变频器的运行状态变频器的运行控制指令IVDR：在PLC中写入变频器运行所需的设定值（3）读出变频器的参数指令IVRD：在PLC中读出变频器的参数（4）写入变频器的参数指令IVWR从PLC向变频器写入参数值（5）变频器参数的成批写入指令IVBWR：成批地写入变频器的参数三.E740采用RS-485（PU口）通信参数设定在使用变频器的PU接口进行通信时,无论是使用三菱变频器专用协议或Modbus-RTU协议，都可以进行参数设定、监视等操作。为使控制器PLC能够与变频器通信，必须在变频器上进行通信规格的初始设定。这里变频器作为从站只接收数据进行运行。Modbus协议使用专用的信息帧，在主设备与从设备间进行串行通讯。专用的信息帧具有能读取和写入数据的功能，使用这一功能可以从变频器读取或写入参数、写入变频器的输入指令以及确认运行状态等。主要通信参数设置四.GS2107触摸屏基础1.结构2.GTDesigner3使用（1）GTDesigner3简介（2）GTDesigner3画面结构（3）创建工程①使用向导创建②不使用向导创建（4）对GOT进行读取和写入①设置通讯方式第一种方式通过USB电缆通讯第二种方式通过以太网通讯②数据写入GOT③从GOT中读取数据（5）常用对象编辑①开关②指示灯③数字显示与输入④字符串输入与显示⑤日期时间显示⑥注释显示【任务实施】1.根据控制要求画出控制系统原理图并完成硬件连接2.触摸屏画面设计3.PLC程序编写4.设备上电，变频器参数按照下表所示设置，触摸屏和PLC程序下载。系统整体调试。【任务总结】在本任务中我们使用专用通讯指令的方式来实现变频器的运行控制，通过这个任务的实施让我们对通讯控制变频器的运行有了了解为今后我们在实际的变频器通讯控制打下基础，但是我们要明白通信得方式有多种多样得方式，我们一定要根据控制要求选择最合的，性价比好的方式，比如可以单独使用触摸屏直接通过RS485串行通讯而不采用PLC就可以直接控制多台变频器的运行。Modbus/TCP与Modbus/RTU的比较1、Modbus/RTU和Modbus/TCP两个协议的本质都是Modbus协议，都是靠Modbus寄存器地址来交换数据。2、Modbus/RTU和Modbus/TCP所用的硬件接口不一样，Modbus/RTU一般采用串口RS232C或RS485/422，而Modbus/TCP一般采用以太网口。3、现在市场上有很多协议转换器，可以轻松的将这些不同的协议相互转换如:Intesisbox可以把Modbus/RTU或者Modbus/ASCII转换成Modbus/TCP。4、标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式。5、Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用