西門子PLC與英威騰CHV系列變頻器通信

一．功能介紹

　　英威騰CHV系列矢量變頻器內置國際標準的MODBUS（從站）通信協議，配合CHV系列變頻器專用通訊卡，可非常方便的實現遠程通訊控制功能。通訊卡上提供RS232及RS485兩種物理通訊端口，用戶可通過設置卡上的跳線選擇。

　　下面以西門子S7-200系列PLC為例，介紹PLC與CHV矢量變頻器建立通訊并實現對變頻器起停、頻率給定、監控等功能的控制。

　　變頻器作為MODBUS協議從站接收來自CPU224 PLC的通信指令，。

　　CHV系列矢量變頻器在與CPU224通信前須做好以下準備工作：

　　1．確認已安裝好CHV系列矢量變頻器的通訊卡，并將卡上的端口跳線置于RS485端；

　　2．用一根帶9針陽性插頭的串口通信電纜連接在CPU224

　　PLC的自由通信口端，電纜另一端的第5、3、8線分別接在CHV變頻器RS485通訊卡的GND、485+、485－端子上，其余線屏蔽不用；

　　3．預先設置變頻器以下參數：

PC0.0=1 //變頻器通訊地址為1
PC0.1=3 //通訊波特率9.6K
PC0.2=1 //通訊數據偶校驗
P0.01=2 //變頻器的運行指令采用通訊方式
P0.03=7 //變頻器的A頻率設定采用通訊方式

二．PLC內存使用說明

　　西門子S7-200系列PLC的自由通訊端口編程必定會用到兩個指令，即XMT(發送)指令和RCV（接收）指令。編寫程序時需要為這兩個指令指定數據緩沖區，一般以最低位數為0的地址作為數據緩沖區的起始地址。

　　1．發送指令XMT緩沖區(寫/讀)

VB100 //xmt指令要發送的字節個數
VB101 //變頻器通訊地址(01)
VB102 //modbus功能碼(06/03)
VB103 //變頻器被寫地址高位/變頻器被讀起始地址高位
VB104 //變頻器被寫地址低位/變頻器被讀起始地址低位
VB105 //被寫數據高位/被讀數據字個數高位
VB106 //被寫數據低位/被讀數據字個數低位
VB107 //被發送數據CRC低位
VB108 //被發送數據CRC高位
2．接收指令RCV緩沖區
VB200 //rcv指令要接收的字節個數
VB201 //變頻器地址(01)
VB202 //modbus功能碼(06/03)
VB203 //變頻器被寫地址高位/被讀數據字節個數高位
VB204 //變頻器被寫地址低位/被讀數據字節個數低位
VB205 //被寫數據高位/被讀數據高位
VB206 //被寫數據低位/被讀數據低位
VB207 //被接收數據CRC低位
VB208 //被接收數據CRC高位
VB217 //被接收數據CRC驗算低位
VB218 //被接收數據CRC驗算高位

　　2．CRC校驗子程序（SBR0）

　　英威騰CHV系列矢量變頻器內置的MODBUS協議采用RTU傳輸格式，該格式使用CRC校驗方式對每次發出或接收的數據幀進行校驗。因此，該子程序使用了多個局部變量，以方便其它子程序調用。

　　在西門子STEP 7-Micro/Win編程環境下（如圖一），需要在該子程序的局部變量表中預先設定以下局部變量：

　　（1）輸入型局部變量（VAR_INPUT）

1d_0:DWORD; // 待發送數據地址指針變量
lw_4:WORD; // 待發送數據字節個數變量

　　（2）輸出型局部變量（VAR_OUTPUT）

lb_6:BYTE; // CRC校驗值高位變量
lb_7:BYTE; // CRC校驗值低位變量

　　（3）臨時局部變量（VAR）

lw_8:WORD; // 待發送數據字節個數計數變量
lw_10:WORD; // 待發送數據每字節8位二進制數計數變量
Network 1
LD SM0.0
MOVW 16#FFFF, LW6 //將16位CRC校驗寄存器LW6全置為1
Network 2
LD SM0.0
FOR LW8, +1, LW4 //對待發送數據字節個數(LW4)計數(LW8)循環
Network 3
LD SM0.0
XORB *LD0, LB7 //使待發送數據的第一個字節(*LD0)與
//CRC校驗寄存器低位字節(LB7)進行異或運算
Network 4
LD SM0.0
INCD LD0 //ld_0指向待發送數據的下一個地址
Network 5
LD SM0.0
FOR LW10, +1, +8 //對每字節8位二進制數計數(LW10)循環
Network 6
LD SM0.0
SRW LW6, 1 //CRC校驗寄存器LW6右移一位
Network 7
LD SM1.1 //若移位后的溢出值SM1.1為1
XORW 16#A001, LW6 //則使值16#A001與LW6進行異或運算
Network 8
NEXT //結束每字節8位二進制數計數循環
Network 9
NEXT //結束每數據幀字節個數計數循環

　　3． 初始化子程序（SBR1）

　　該程序在PLC的第一個掃描周期運行，主要是設置CPU224自由端口的通信格式、數據接收格式及復位各寄存區（參見西門子S7-200編程手冊）。

　　通信格式內容包括：波特率9.6K、每字節位數8位、偶校驗等（注意與變頻器一致）。

　　數據接收格式完全參照MODBUSRTU格式設定，以不少于3.5個字節傳輸時間的通信口空閑間隔作為數據接收的開始及結束信號。根據協議，PLC在準備接收數據前會先監測通信口是否空閑，如連續空閑時間超過了3.5個字節的傳輸時間，則PLC默認數據接收開始，此后通訊口上出現的信息即被認為是一個數據幀的內容。同理，隨著一個數據幀的最后一個字節傳輸完成，又會出現一個3.5字節傳輸時間的空閑間隔，來表示一個數據幀傳輸的結束。（參見MODBUS協議標準及CHV系列矢量變頻器通訊卡使用說明書對9.6K的通信波特率來說，3.5個字節傳輸時間約為5ms左右。因該程式的每個指令只準備接收一個數據幀的回饋信息，所以接收數據前的空閑檢測時間可設為0，即PLC在發出數據后立即開始接收數據，但一個數據幀的傳輸結束空閑檢測時間仍需設為5ms以上。

Network 1
LD SM0.0
MOVB 16#49, SMB30 //設置自由通信口格式
MOVW +0, SMW90 //空閑行間隔檢測時間0ms
MOVW +5, SMW92 //字符間定時器超時檢測時間5ms
MOVB 20, SMB94 //接收信息的最大緩沖區20字節
MOVB 148, SMB87 //設置自由通信口的數據接收格式
FILL +0, QW0, 1 //輸出印象寄存區復位
FILL +0, MW0, 1 //標志寄存區復位
FILL +0, VW100, 5 //發送緩沖區復位
FILL +0, VW200, 5 //接收緩沖區復位
ATCH INT_0, 23 //接收完成中斷
ATCH INT_1, 9 //發送完成中斷
ENI //在全局啟用中斷