PLC与多台变频器Modbus通信实例

■ 东北工业集团 （吉林吉林 132021） 牛志斌 陈建国 刘德伟 金 波

现在的变频器都带有RS485接口，可以使用Modbus协议与其他设备通过RS485通信接口实现通信，并且当一台外部设备作为主站，例如PLC做主站时，可以通过RS485通信连线，并联连接多达256台带有RS485接口的变频器或其他设备的从站。

Modbus通信采用半双工方式，只需连接两根线，简单可靠。使用Modbus通信可以方便地实现主机（包括PLC、触摸屏、工控机等）与变频器、仪表及其他带有RS485接口设备的通信。下面介绍一个触摸屏PLC一体机与5台变频器进行实时通信的应用实例。

1. 系统构成

一台设备由4台变频器控制4台搅拌风机的交流电动机，另外一台变频器控制零件传送链驱动的交流电动机。根据技术要求，需要监控、记录搅拌风扇的转速，但变频器安装在电气柜中记录数据不方便；另外还要控制、设定传送链的链速，并且没有授权的人员不能随意更改链速，以确保零件传送链的稳速运行。

为此，决定使用带有RS485通信接口的触摸屏PLC一体机作为监控控制器，通过RS485通信接口采集4台搅拌风机电动机变频器的转速、负载数据，并在触摸屏上显示；另外，通过RS485通信接口把链速设定数据传输给控制链速的变频器，并采集链速控制变频器的实际转速和负载数据，显示在触摸屏上，链速设定采用口令授权方式。

触摸屏P L C一体机作为主站，5台变频器作为从站，5台变频器的RS485通信接口通过导线并联连接到触摸屏PLC一体机的RS485接口上，如图1所示。通过编制PLC的通信程序控制通信，5台变频器也需要设置相应通信参数。

2. 变频器参数设置

本系统1～4号的搅拌风机驱动电动机采用深川S200型变频器控制，链速驱动电动机采用易能EDS800型变频器控制。为了实现Modbus通信，变频器参数设置如下：

图1 触摸屏监控系统连接示意

1号变频器设置F8.00＝1，从站地址为1；2号变频器设置F8.00＝2，从站地址为2；3号变频器设置F8.00＝3，从站地址为3；4号变频器设置F8.00＝4，从站地址为4；1～4号变频器均设置F8.01＝13，通信波特率9 600baud，偶校验（E，8，1）RTU方式。其中偶校验（E，8，1）的含义为偶校验（E），8位数据，1位停止位。

链速变频器设置F0.00＝3，电动机频率输入采用串行口给定；F2.14＝13，通信波特率9 600baud，偶校验（E，8，1）RTU方式；F2.15＝5，设从站地址为5。

3. PLC通信程序编制

本系统所用触摸屏P L C一体机的RS485通信接口由PLC控制，所以需要编制PLC程序设定通信参数与读取、设定变频器数据。

首先，通过编制P L C梯形图设置P L C的通信参数，如图2所示。16进制数据0C087传送到D8120通信参数选择寄存器，0C087代表PLC为主机、Modbus通信R T U方式、通信波特率9 600baud、8位数据、偶校验、1位停止位，与变频器的通信参数一致。

使用如图3所示的写入指令WR3A将PLC数据寄存器D61（其数据来自于触摸屏设定的数据）的内容写入5号（K5设定）地址变频器的寄存器2001中，2001号寄存器地址存储变频器的设定频率，MOV K1 D60指令代表只写入一个数据存储器D61中保存的数据。

图2 PLC通信参数设定

图3 PLC通信写入指令

图4 PLC通信读取指令

通过如图4所示的读取指令RD3A，将3号（K3设定）从站地址变频器中寄存器3004和3005的内容写入寄存器D31和D32，然后在触摸屏上显示D31和D32的内容（见图5）。深川变频器3004号寄存器存储的是负载电流数据，3005寄存器存储的是电动机转速数据；MOV K2 D30的功能是将十进制常数“2”送入PLC寄存器D30，其中常数K2存入D30代表传送的是两个连续的变频器数据。这样在执行RD3A K3 H3004 D30指令时，变频器就会把3004和3005存储的两个连续变频器寄存器的数据写入PLC数据寄存器D31和D32中。

为了保证PLC与每台变频器的通信都能顺畅，与各从站的通信需要分时段顺序进行，防止通信竞争失败。其他几个从站的通信程序依此类推。

4. 触摸屏程序设计

PLC读取的数据需要显示在触摸屏上，设定数据也需要通过触摸屏输入，这样就需要设置触摸屏的画面与编制一些数据计算宏指令。例如设置3号搅拌风机转速显示PLC数据寄存器D32中的内容，如图5所示。

通过触摸屏宏指令程序的编制，使输入的直线速度转换为变频器的设定频率数值，如图6所示，触摸屏输入的直线链速存储在触摸屏存储器LW20中，经过如图7所示的宏指令编程计算，转化为变频器频率设置数值存储在PLC数据存储器D61中，运行PLC程序传输到5号地址的变频器（见图3）。

图5 3号风机转速显示的触摸屏设置

图6 触摸屏链速设定画面设计

图7 触摸屏宏指令编程

图8 串行助手监控通信过程

Modbus通信的难点是通信过程看不见、摸不着，初次使用Modbus通信时，可以使用串口调试助手程序来监控通信过程，如图8所示。使用串口调试助手程序时，首先在计算机USB口插接带驱动的USB转RS232串行接口转换器件，然后通过计算机的设备管理器查看串口地址，再连接一个RS232接口转RS485的转换电路，将RS485接口端子并联连接到变频器的RS485接口上，设置好如图8所示的串行调试助手的通信数据，在PLC与变频器通信时，就可以监控通信过程。在图8a右上的数据显示区中显示的就是通信数据，通信数据格式如图8b所示。

5. 结语

变频器在进行RS485通信时只能作为一个从站，通信参数设置好后，只要主站给变频器发出通信指令，变频器就会自动进行响应，或者存储主站发来的数据到指定的寄存器，或者将主站需求的数据传到主站。无论PLC还是触摸屏，作为主站时都要主动发出通信信息，向变频器索取数据或者写入数据。

触摸屏现在应用越来越广泛，对于小型设备，一台触摸屏PLC一体机就完全可以实现所有控制功能，并省去了很多控制按钮、指示灯、中间继电器等硬件元件。触摸屏PLC的通信在应用中是个难点，希望本文能够起到抛砖引玉的作用，促进触摸屏的使用，促进RS485通信的应用，使设备电气控制更加简洁、便利。