PLC通过MODBUS协议与ABB变频器通信

PLC通过MODBUS协议与ABB变频器通信

摘要：本文通过西门子公司的s7-200 plc与abb公司acs510变

频器组成的某定量添加控制系统实例对modbus协议实际应用进行

了介绍。

关键词：modbus plc 变频器

中图分类号：tp273 文献标识码：a 文章编号：

1007-9416(2012)02-0072-02

1、引言

modbus作为一种简单易用的通讯协议已经越来越多的应用在各类

仪器仪表中，下面笔者以西门子公司的s7200plc通过自由口与abb

公司的acs510变频器使用modbus协议进行通信为例，对modbus

通讯的应用进行叙述，以期达到抛砖引玉的效果。

2、硬件配置

图1给出了simatic s7-200cpu与四台abb acs510变频器构成的

modbus网络。s7-200cpu为主工作站。变频器1、变频器2，变频

器3和变频器4为从工作站。设置变频器的通讯协议参数9802均

为1，即变频器通过rs485串行通讯口和modbus总线相连。设置通

讯速率参数5303为19.2kb/s。设置校验方式参数5304为偶校验，

1个停止位。设置控制类型参数5305为 abb传动简版。从左到右

变频器1、2、3和4的站地址参数5302分别设置为3、4，5和6，

并将变频器4的总线终端电阻dip开关置on。在对变频器以上参数

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设置完成后应对传动重新上电激活，使新地址及通讯协议生效。

变频器控制要求：

变频器分现场和远程两种控制模式，现场控制柜设置三位置模式

选择开关，分别为停止、本控和远程。在本控模式下启动/停止命

令由现场开关触发数字输入di1控制，频率由现场的电位器改变模

拟输入ai1的输入电压进行调节。当选择远程模式时，数字输入di2

接通，通知plc现变频器已经处于远程控制模式。为能够实现以上

功能并在人机界面能够观察到变频器的运行频率和通过模拟输入

ai2输入的实际流量，还需要对变频器其他部分参数进行设置，见

表1。

3、程序设计

3.1 通讯内容

主工作站轮流发送请求报文到每个变频器从工作站，随之每个从

工作站产生响应报文。plc主工作站分别对每个变频器从工作站进

行如下操作：

(1)对每个变频器的输出线圈1～3的状态进行查询；

(2)查询变频器状态寄存器40004状态字、40005实际值、40006

实际值和40007实际值。40005～40007数据值对应于表1中变频器

参数5310、5311和5312中的实际值。

(3)写变频器控制字，对变频器的远程启停进行控制。

(4)写变频器寄存器，对变频器的外部2给定进行控制。

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对一个变频器的数据全部读写完成后，开始对下一站号变频器的

数据进行读写。当所有变频器的数据读写完成后，主工作站重新开

始对最小站号变频器的数据进行读写。数据的传输及接受采用plc

自由通讯口模式进行，报文按照modbus的协议组织。

3.2 通讯格式

modbus请求报文格式如表2。

因在s7-200plc发送指令xmt中，发送缓冲器的第一个字节指定

的是数据传输的字节数，从第二个字节以后的数据为需要发送的数

据。因此，结合modbus请求报文格式，plc发送数据的格式如表3。

在整个网络通信过程中，主工作站轮流发送请求报文到每个从工

作站，随之每个从工作站必须产生响应报文返回到主工作站。当主

工作站向从工作站发送请求报文和接受从工作站返回的响应报文

时，在主工作站储存区开辟了发送缓冲区和接受缓冲区。主工作站

向从工作站发送请求报文时，首先对相应从工作站输出缓冲区的数

据进行crc运算生成校验码，并将校验码叠加在输出缓冲区的数据

之后再传送到发送缓冲区，然后再由发送指令发出。建立一个远程

循环结束标志位，当响应报文全部接受完成，置该位为on。主工作

站在接受从工作站的响应报文时，先把响应报文输入到接受缓冲

区，再把接受缓冲区中的数据传送到输入缓冲区。为此，在主工作

站中要留有两个数据存储区，一个作为报文请求（输出缓冲区），

另一个作为报文响应（输入缓冲区）。

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在modbus rtu通讯协议中都必须要求有crc循环冗余校验。crc

循环冗余校验为两个字节，附加在报文后面的crc的值由发送设备

计算，当放置crc 值于报文时，高低字节必须交换。首先发送低位

字节，然后再发送高位字节。故此在发送缓冲区中的数据要比输出

缓冲区的数据多两个crc循环冗余校验字节。接收设备在接收报文

时重新计算crc的值，并将计算结果于实际接收到的crc值相比较。

如果两个值不相等，则传送的数据为错误。

3.3 程序描述

sbr0子程序:在plc上电初始化阶段，设置通讯口为自由口通信方

式，并设置波特率及校验方式，允许全部中断时件，并设置定时中

断的时基为20毫秒。在这里设置波特率为19.2kb/s，偶校验，每

字符8个数据。注意必须与从工作站的通讯参数相同。为输出和输

入缓冲区的数据地址建立间接寻址指针。并设置请求报文的剩余数

目为4,设置从工作站的查询剩余数目为4。

将输出缓冲区指针中指出的地址为起始地址的12个字节通过块传

送命令传送到发送缓冲区单元中。并复位远程循环结束标志位。

对发送缓冲区中的报文进行运算生成crc，交换crc 寄存器中的

高低字节，并将交换完成的crc 寄存器叠加到发送缓冲区中。

启动定时中断和发送中断，并通过发送指令将发送缓冲区中的请

求报文发送。

建立跳转入口，标号1。

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若循环未结束，跳转到标号1。程序不向下执行，直至远程循环结

束，标志位为on。

远程i/o更新完成，将接受的报文通过块传送命令传送到接受缓

冲区指针指出的接受缓冲区中。

修改发送缓冲区和接受缓冲区指针值，指向下一个输出和输入缓

冲区字节地址。将请求报文的剩余数目减1。

当请求报文的剩余数目为零时，重新设置请求报文的剩余数目为

4,将从工作站的查询剩余数目减1。

当工作站的查询剩余数目为零时，重新设置从工作站的查询剩余

数目为4，为输出和输入缓冲区的数据地址重新建立间接寻址指针。

int_0中断程序:在接受报文超时情况下，禁止接受中断和接受定

时中断，置远程循环结束标志位为on。

int_1中断程序:在发送超时情况下禁止发送中断和发送定时中

断，置plc为stop模式。

int_10中断程序:禁止发送完成中断，启动接受定时中断int_0和

接受数据中断程序int_11。

int_11中断程序:若接受的首字符（从工作站地址）为从工作站的

正确地址，则建立一个接受字符的地址指针。并把接受到的字符装

入到接受字符指针指出地址中。增加指针的数值，指向下一个地址。

并启动中断程序int_12。

int_12中断程序:把接受到的第二个字符（功能码）装入到接受字

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符指针指出地址中，增加指针的数值，指向下一个地址。启动中断

程序int_13。

int_13中断程序:把收到的第三个字符（字节数）装入到接受字符

指针指出地址中，并修改指针值。第三个字符为接受的不含crc校

验码字符的总数目，剩余接受字符数目为将字节数加2，若反馈的

功能码为十六进制数0f，全部剩余字符数目为5。将全部剩余字符

数目置入到累加器ac1中，当累加器ac1为零时，接收字符也就完

成。启动中断程序int_14。

int_14中断程序:将接受到的字符装入接受字符指针指出地址中，

并修改地址指针值和将将累加器ac1数值减一。若累加器ac1的数

值为零。则关闭字符接受中断和定时中断，并将远程循环结束标志

位置on。

4、结语

该系统自投入在线运行以来，系统调节迅速且运行稳定，并取得

了良好的经济效果，在助剂添加中具有较高的推广价值。

参考文献

[1]殷洪义.可编程序控制器选择、设计与维护.机械工业出版

社,2002年.

[2]s7-200可编程控制器系统手册.2004年.