S7-200PLC与WJ200变频器的通信技术研究

闫伟



S7-200PLC与WJ200变频器的通信技术研究

闫伟

（广东五星太阳能股份有限公司）

针对西门子S7-200PLC与日立WJ200变频器之间通讯困难问题，研究了S7-200PLC与WJ200变频器通信实现方法。通过S7-200PLC控制WJ200变频器的启停和频率写入，并经过编程及反复调试，最终实现了两者之间的通讯，为解决此类通信问题提供参考。

S7-200；WJ200变频器；通讯技术

0 引言

PLC控制变频器在自动化领域应用非常普遍。由于PLC及变频器的种类、品牌众多，而不同品牌产品间的正常通讯是影响PLC及变频器应用的基础问题。当前解决不同种类自动控制元器件间通讯的常用协议之一为Modbus协议，但由于不同品牌的PLC编程方式不尽一致，不同品牌变频器的地址设置也不统一，因此此类通讯设置成为影响通讯成功与否的关键。近年来学者针对PLC与变频器间通讯问题展开了深入研究。徐家明（2008）研究了基于USS协议的PLC与变频器的通信设计[1]；杨艳等（2009）使用协议宏实现欧姆龙PLC与三菱PLC的通信[2]；武朝等（2011）提出基于Modbus协议的S7-200PLC主从结构的通信技术[3]；郭福田等（2014）针对S7-200系列PLC研究PLC的通信协议，实现PC与PLC的通信[4]。本文主要针对西门子S7-200PLC和日立WJ200变频器的通信技术中的地址问题进行分析，经过反复试验，最终解决了该技术难题，实现彼此之间的通信。

1 Modbus地址与S7-200地址的对应

通过S7-200控制WJ200变频器的启停和频率写入，S7-200作为主站，WJ200作为从站，从站地址为3。按照文献[5]第350页中对Modbus协议的规定，S7-200的Modbus主站指令支持Modbus地址分别为：

1)00001到09999是离散输出（线圈）；

2)10001到19999是离散输入（触点）；

3)30001到39999是输入寄存器（通常是模拟量输入）；

4)40001到49999是保持寄存器。

表1为映射Modbus地址至S7-200地址的具体情况。

表1 S7-200的Modbus地址映射

2 S7-200PLC对WJ200变频器的控制实现

2.1 Modbus协议初始化

WJ200中关于变频器运行停止的线圈编号为0001h，文献[1]第8~21页给出了频率设定的保持寄存器的编号有2个，分别是0001h和0002h[6]。

线圈和操持寄存器的写入方式，要注意线圈地址和线圈编号的变换关系，线圈地址=线圈编号－1；保持寄存器地址和编号的变换关系，寄存器地址=寄存器编号－1[2]。

在S7-200中使用Modbus协议，首先要使用CTRL初始化指令，如图1所示，波特率为9600 Bd/s，无校验，响应时间为500 ms，WJ200变频器中也做同样设置。

图1 CTRL指令初始化

图2 启停控制MSG指令的内容

2.2 启停控制MSG指令Addr的确定

执行MSG指令，用于启动Modbus从站的请求并处理响应。本例将从站地址设为3，执行写入动作，WJ200变频器中也做同样设置。启停控制MSG指令Addr的确定，直接影响PLC是否成功控制变频器，是解决S7-200控制WJ200变频器的技术关键点之一。图2给出S7-200控制WJ200变频器启停的MSG指令。

地址00001到09999是离散输出，即线圈。从表1可看出：00001到00128依次对应Q0.0到Q15.7的实际输出。参考文献[2]，WJ200变频器的启停控制是编号为0001h的线圈，该线圈对应的地址为编号－1，应为0000h，该地址加上Modbus地址就是上述Addr的地址。

通过分析可知：WJ200所说的线圈与文献[1]中实际输出线圈是完全不同的，前者是通过通讯线与主机进行通讯的存储器上的地址，后者虽然也是存储器，但是对应着实际的输出，可实际接线输出信号，而不仅仅是存在于程序中。它可能对应的是40001到40009，但是文献[1]说这部分地址是寄存器，文献[2]说的则是线圈。

经反复试验，发现启停控制MSG指令的Addr在输入1时可以正常通讯，显然0000h加的是00001，即00001不仅仅可以对应Q0.0的实际输出，也可以对应一个虚拟的线圈，通过程序编写可以控制该线圈的通断。图3给出了正确的启停控制MSG指令。

图3 正确的启停控制MSG指令

2.3 频率写入MSG指令Addr的确定

频率写入MSG指令Addr的确定，同样直接影响PLC对变频器控制是否成功，是解决S7-200控制WJ200变频器的技术关键点，S7-200控制WJ200变频率写入的MSG指令内容如图4所示。

图4 频率写入MSG指令的内容

文献[2]指出：频率写入的是编号为0001h和0002h的寄存器，前者是根据文献[1]的说法，地址40001到49999用于保持寄存器。根据寄存器地址和编号的关系，对应频率写入寄存器的地址分别为40001和40002。

根据实际应用经验，这种选择会把最常用的选项放在前边，若选40001，就会出错，造成无法写入的问题。经试验，地址选择40002后，调试正常，问题得到圆满解决。图5给出正确的启停控制MSG指令和频率写入MSG指令。

图5 正确的频率写入MSG指令

确定了启停控制MSG指令Addr和频率写入MSG指令Addr之后，剩下问题就迎刃而解，即可实现S7-200对WJ200变频器的控制。

3 结语

同一品牌设备间的操作一般有具体的指导资料，不同品牌、不同元件之间的通讯则纷繁复杂，厂家提供的资料也可能存在不完善的地方，造成这种边界线上的问题不容易解决，这时就要仔细地阅读这些资料，对每一种可能的组合都进行调试并做好详细记录，仔细筛查各种原因，直至解决问题。

[1] 徐家明.基于USS协议的PLC与变频器的通信设计与研究[D].武汉:武汉科技大学,2008.

[2] 杨艳,徐世许,王伟.使用协议宏实现欧姆龙PLC与三菱PLC的通信[J].自动化仪表,2009,30(6):17-19.

[3] 武朝,徐聪,张文君.基于Modbus协议的S7-200PLC主从结构的通信技术研究[J].机械与电子,2011(4):26-29.

[4] 郭福田,刘心红,曾丽丽,等.监控系统中S7-200 系列PLC的通信协议设计[J].大庆师范学院学报,2014,34(3):5-9.

[5] 西门子S7-200可编程序控制器系统手册[Z].2008-08.

[6] 日立变频器WJ200系列使用说明书[Z].

Research on Communication Technology Between S7-200PLC and WJ200 Frequency Converter

Yan Wei

(Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd.)

For the communication difficulties between Siemens S7-200PLC and Hitachi WJ200 inverter, the communication between Siemens S7-200PLC and Hitachi WJ200 frequency converter was studied. Firstly, the start/stop frequency and writing of Hitachi WJ200 inverter were controlled by the Siemens S7-200PLC. And then after the actual programming and repeated debugging, the communication between Siemens S7-200PLC and Hitachi WJ200 inverter was achieved. Finally, recommendations for resolving such communication problems were provided.

Siemens S7-200; Hitachi WJ200 Frequency Converter; Communication Technology

闫伟，女，1977年生，中专，技术员，主要从事机电一体化研究。