施耐德电气（中国）有限公司

　　1  引言

　　随着矢量控制理论的不断完善，交流调速系统调速性能逐渐提高，变频器应用日渐广泛。天津天铁冶金集团有限公司烧结厂于1992年首次在梭式布料机上使用变频器后，由于其维护简单，节能效果显著，大大降低了事故台时，逐渐推广应用到烧结机、泥辊、配料圆盘等重要设备。

　　烧结厂先后使用过富士、三垦、TE、华为的变频器，这几种变频器在技术性能方面各有特点，在通讯方面，TE变频器有其独特之处，本文主要介绍TE变频器的通讯功能、协议及其应用。

　　2  TE变频器通讯功能

　　富士变频器G7/P7、G9/P9系列没有提供通讯功能，G11/P11提供了RS232/RS485通讯接口。华为的变频器提供了内置RS232通讯接口及通过通讯接口扩展板的RS485/RS422的接口。

　　TE变频器ATV58提供了3种通讯功能:(1)集成在本机上的通讯接口即操作面板上提供了一个RS485连接的简化的MODBUS协议接口;(2)通过附加通讯卡实现的最高传输速率达1Mbps的通讯接口(FIPIO总线、MODBUS PLUS网络、Interbus-S总线、AS-I总线、Profibus现场总线);(3)通过附加通讯卡实现的低速通讯接口(Uni-Telay、Modbus RTU、Modubs ASCII)。

　　3  通讯协议

　　烧结厂应用的PLC都是MODICON QUANTUM系列的PLC，QUANTUM系列的PLC提供了MODBUS和MODBUS PLUS通讯协议。

　　3.1 MODBUS 协议

　　MODBUS协议是一种主从式的异步半双工通讯协议，可使主站对一个或多个智能型从站进行访问，主站和从站之间允许多点连接。主从站之间可以通过应答或广播方式对话，广播方式由于从站无返回数据桢，不作介绍。MODUBS协议提供了RTU(Remote Terminal Unit 远程终端单元)和ASCII两种通讯模式，物理接口是RS422/RS485,波特率从(50-19200)bps。

　　RTU方式格式:

　　地址   指令   数据   CRC校验

　　数据以字节传输，包含1个起始位，8个数据位，1个奇/偶校验位或无校验位，1个停止位;CRC(Cyclical Redundancy Check,循环冗余校验)

　　ASCII方式格式

　　头码  地址  指令  数据  LRC检验  尾码

　　数据以ASCII码传输，包含1个起始位，7个数据位，1个奇/偶校验位或无校验位，1个或2个停止位;LRC(Longitudinal Redundancy Check,纵向冗余校验)，头码“:”，尾码“CR”“LF”

　　3.2 MODBUS PLUS协议

　　MODBUS PLUS主要应用于工业实时控制网络，MODBUS协议是一种异步半双工通讯的对等网络协议，物理接口是RS485,波特率1Mbps，采用的是令牌总线访问协议。通讯介质采用屏蔽双绞线或光纤，不使用其它附加设备最大支持32个接点，双绞线最远传输距离450m，光纤3km,如果采用中继器、桥等设备双绞线最远传输距离1800m，光纤12km，最大接点数64个。MODBUS PLUS协议提供了3种连接:主控计算机(人机接口上位计算机)，现场控制器(PLC系统)，现场设备(变频器等)。

　　4  应用

　　在实际的应用中，现场设备与控制器之间通过现场实时总线通讯，上位计算机可以通过RS232或现场总线与控制器之间通讯。在烧结厂变频器通过附加通讯卡与现场总线相连，通过MODBUS PLUS网与PLC通讯，上位计算机与控制器通过RS232以MODBUS 协议通讯。

　　4.1 MODUBS协议指令

　　代码(16进制)

　　代码: 说明:

　　01 读线圈状态

　　02 读输入状态

　　03 读4X寄存器

　　04 读3X寄存器

　　05 强制一个线圈

　　06 预置一个寄存器

　　0F 强制多个线圈

　　10 预置多个寄存器

　　4.2 应用实例

　　PLC与现场设备(变频器)之间，用户可以通过PEER CORP或MSTR功能块进行控制。以PEER CORP为例，用户只需在PLC和变频器之间设定好地址映射关系即可。

　　一烧4台2米5园盘给料系统，以前采用滑差调速，不仅调速不稳定，而且故障点多。烧结厂根据一烧实际情况采用TE变频器调速，取得了很好的效果。具体方案如图1所示。

　　变频器及PLC分站在电磁站，PLC主站及计算机在主控制、现场控制单元、显示单元在现场。操作工通过现场控制单元控制电机运行，变频器通过MODBUS PLUS协议与PLC通讯，并通过输出模块输出给现场显示单元。计算机与PLC通过MODBUS协议进行通讯，用于监视控制现场设备的运行。以3#2米5为例，PLC与变频器之间的地址映射关系(通过PEER CORP实现)如下:

　　(1) 变频器设定相关的网络参数后，PLC PEER CORP配置如下:指定入地址40001-40007，其中40002为变频器当前运转频率，全局出地址40008-40040，其中40010为变频器的设定频率。

　　(2) 计算机与PLC之间的MODBUS协议通讯(以ASCII方式为例):l 读3#2米5当前频率,计算机发出的指令格式如下:010300020001F9:头码，01:PLC站地址;03:读4X寄存器;0002:从40002开始读;0001:读的长度是1;F9为LRC校验码。

　　l PLC返回数据帧为:010301012BCF:头码，01:PLC站地址;03:读4X寄存器;01:返回数据字节数;012B:当前变频器寄存器40002值012B(16进制)或299(10进制);CF为LRC校验码。即当前3#2米5的频率为29.9赫兹(分辨率为0.1)，然后通过输出模块输出到现场显示单元。

　　通过计算机给变频器置频率类似。

　　5  结束语

　　变频器的网络通讯功能可以有效解决了0-5V或0-10V电压信号输出干扰大的问题，且为今后网络控制奠定了坚实的基础。

　　参考文献

　　[1]施耐德TE变频器使用手册。