陶瓷生产线PLC与变频器的通讯
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摘 要：本文通过详述欧姆龙 CP1H PLC用串口通过Modbus-RTU协议与安川V1000变频器的通讯。方便大家掌握Modbus-RTU协议的通讯方式，了解CP1H PLC的简易通讯模式。
关键词：V1000变频器;CP1H PLC;Modbus-RTU
1 前 言
目前在陶瓷生产线上设备，如窑炉、釉线、进出窑辅机，包装线等设备使用的变频，常用的有安川、三菱、汇川等品牌。PLC品牌常用的有欧姆龙、三菱、西门子等。集中控制的变频器数量较多，用通讯把变频器与PLC链接后，再通过人机界面调整变频器的常用参数，操作人员在调整参数时就会变得非常方便。Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008，协议广泛应用于各种工业控制设备中。陶瓷生产线的控制终端如变频器、温控表等都带有RS485接口，协议为Modbus-RTU。人机界面也可以作为主站直接跟变频器通讯，但响应速度慢，变频器数量多时就不太合适。PLC做主站，把有需要写入和读取的参数通讯，其它内容屏蔽，可以有效的缩短通讯时间。CP1H 是欧姆龙公司新近推出的功能强大的一体化小型 PLC，该机型扩展能力强，可以带7 块扩展，内置 USB 接口，支持编程功能，2 个可选的 RS422/485 和 RS232C 接口。该机型支持功能块编程和 ST 语言编程。安川V1000是陶瓷生产线应用广泛相对稳定的变频器，它的通讯直接用端子连接，通讯时稳定可靠，能适应比较差的环境。通过 CP1H 的串行通信接口，简单经济。下面就选用陶瓷生产线最常用的PLC 欧姆龙 CP1H跟安川V1000变频器通讯做详细分析。
2 系统组成
（1）欧姆龙 CP1H PLC带串型通讯模块CP1W-CIF11
（2）安川变频器V1000
3 系统设定
直接使用 CP1H 的Mosbus-RTU简易主站功能和支持Modbus-RTU变频器通信。
该功能只需要在规定的DM数据区写入需要发送的Modbus命令， 触发发送标志，CP1H，就可以自动发送添加了CRC16校验的Modbus命令，CP1H将自动接收变频器的响应，存储到特定的DM数据区。使用这种方法不仅可以和变频器通信，而且可以和任何支持Modbus-RTU协议的设备通信。
（1）CP1H设定：主要设定串口2为串口网关功能，通信波特率9600，8，1，N
（2）CP1W-CIF11开关设定，1=ON;2，3=ON;5=ON;6=ON变频器设定：B1-01=2，频率由通信给定;H5-01通信地址：每台变频地址不重复; H5-02通信波特率选择3 9600;H5-03奇数偶数效验 选择无效验。
4 Modbus-RTU串口通信特点
（1）Modbus-RTU可以通过发送为，将存储在特定DM区的数据按Modbus-RTU方式发送出去，自动添加CRC校验。
（2）发送完成后自动接收RTU从站的响应数据，存储在特定区域（但是如果没有响应，一直会等待接受数据，不能跳出）。
（3）具体地址分配和发送状态位如下：
Modbus-RTU简易主站用DM固定分配区域在以下的DM区域（串行端口1：D32200 ～ D32249、串行端口2：D32300～ D32349）中保存Modbus-RTU命令。
将「Modbus-RTU简易主站功能执行开关」OFF→ON后，应答则被保存到以下的DM区域（串行端口1：D32250 ～ D32299、D32350～ D32399）。如表1所示。
相关特殊辅助继电器通过对以下的「Modbus-RTU简易主站功能执行开关」的操作（OFF→ON），按照DM固定分配区域中设定的内容，Modbus-RTU命令自动发出，正常结束/异常结束反映到标志上。如表2所示。
这里需要注意通信数据字节数 D32302和D32202在标准Modbus协议中是没有该参数的，该数据字节数是指从该地址以后的所有Modbus命令字节数，不包括 CRC16 的 2 个字节数。
在D32300填写数据如下：0001，0006，0004， 0002，1388，向1号变频器写入频率25 Hz，其中 0004 是标准 Modbus 协议内没有的数据。指0002，1388，共 4个字节。
之后触发串口2 的发送位：A640.00，CP1H会自动将标准的Modbus协议发送出去。然后将接收到的数据存储在D32350开始的数据区内。另接受到的实际值在D32354～D32355中，分四个字节显示，分别在D32354 中的低位和D3235中的高位，其正确结果需要通过移位整理才能正确显示，需要注意。
5 程序控制
（1）控制1台变频器不间断读取变频器的频率指令值。
DM32300 ～ DM32304：0001，0003，0004，0023，0002，读取变频器1号0023寄存器开始2各字。接受到的实际值在 D32354～D32355 中，分四个字节显示，分别在D32354中的低位和D32355中的高位。用XFRB指令传送以后得到的频率值在DM606。
注释：1）只要W0.00不工作時读继电器W0.01就工作;
2）W0.01触发A640.00发送开始，发送数据;
3）发送失败时，A640.02将W00.01复位，重新开始发送;
4）发送完成后，A640.01将W00.01复位，再次进行发送。
（2）轮巡读取多台变频器数据，在需要时写变频器数据（需要时在写）。
实际控制中可能读取命令较多，而写变频器参数次数较少，那么将读写命令使用一个位区分，将该位的非串接在读取传送前，该位的非串在写命令的产送前，从而可以决定本次发送读命令还是写命令。具体如下：
D32300的低8位是从站的节点地址D600;D32301的低8位是命令代码 例如010是写多个寄存器命令，006是写单个寄存器，003是读寄存器;D32302的通讯数据字节数指从D32303开始的通讯数据的字节数，需要用户根据D32203开始写入的通讯数据自己算出一共多少个字节然后写入该通道中。这里是009，表示以下通讯占用9个字节;D32203：0001 写操作的起始通道为变频器内的0001H寄存器;D32204：0002 写连续2个寄存器，2个寄存器分别是001H运行方式和0002H设定频率;D32205的高8位04表示写4个字节0400需要拆分开来，D32305高8位04表示通讯的2寄存器是4个字节，低8位00通过传送位改变，从D601拆分出来的高8位替换，D601的低8位传送至D32306，D602为设定频率，也是通过传送位指令XFRB拆分高低位来传送。
6 结 语
举例只是用PLC读取变频器的实际频率，写入设定频率。实际应用还可以对变频器的运行电流，电压等参数读取，写入变频器的多段速，加减速时间等参数。在需要时写入变频器还应该注意可以把0900H寄存器写入0，用于把修改参数写入EEPROM，做到参数保存的功能。熟练掌握PLC通讯，可以帮助操作人员减少工作量。
参考文献
[1] 安川V1000技术手册.
[2] 欧姆龙CP1H操作手册和编程手册.
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