摘要：在介紹Modbus協(xié)議的基礎(chǔ)上，設(shè)計了以ABBAC500-eCo系列PLC為控制單元，以ACS850變頻器為傳動單元的，通過Modbus通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)通訊的ABB變頻傳動系統(tǒng)。詳細說明了傳動系統(tǒng)在ModbusRTU和ModbusTCP兩種形式中的硬件組成、通訊程序編寫以及變頻器參數(shù)設(shè)置等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：Modbus協(xié)議；可編程序控制器；變頻器

ApplicationofModbusinABBvariablefrequencydrivesystem.

0引言

Modbus協(xié)議是MODICON公司推出的一個開放式現(xiàn)場總線的通信協(xié)議,由于得到眾多儀表廠家的支持，正在成為儀表及智能終端的工業(yè)標準，目前，多數(shù)智能儀表已利用該協(xié)議向用戶提供通信接口，隨著儀表和通信技術(shù)的發(fā)展，Modbus協(xié)議由StandardModbus(標準型)發(fā)展到ModbusPlus(增強型)。

Modbus通訊協(xié)議分為RTU協(xié)議和ASCII協(xié)議，我們采用ModbusRTU通訊協(xié)議。

ModbusTCP是運行在TCP/IP上的Modbus報文傳輸協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間通過網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。

ModbusTCP是開放的協(xié)議，IANA（InternetAssignedNumbersAuthority，互聯(lián)網(wǎng)編號分配管理機構(gòu)）給Modbus協(xié)議賦予TCP編口號為502，這是目前在儀表與自動化行業(yè)中唯一分配到的端口號[1-2]。

1系統(tǒng)組成

1.1系統(tǒng)硬件配置

系統(tǒng)采用ABB公司的AC500-eCo系列PLC為控制系統(tǒng)核心，CPU為PM564。AC500-eCoPLC與ABB公司的ACS850變頻器通過Modbus通訊協(xié)議進行通訊，AC500PLC左側(cè)通訊底板上不需要添加相應(yīng)的通訊模塊，因為PLC的9針D型頭通訊端口COM1集成Modbus通訊協(xié)議。變頻器輸出端連接一臺三相異步電動機。ModbusRTU通訊系統(tǒng)硬件組成如下圖1所示，ModbusTCP如下圖2所示，TK503為ABBPLC專用編程電纜型號。

圖1ModbusRTU通訊系統(tǒng)硬件組成

1.2ABBAC500-eCo系列PLC概述

圖2ModbusTCP通訊系統(tǒng)硬件組成

AC500-eCo系列PLC是一款非常緊湊的入門級PLC，擁有靈活和經(jīng)濟的配置，該PLC具有128KB的用戶內(nèi)存區(qū)，CPU的處理速度為0.1微妙/指令，保證了應(yīng)用程序運行需要的性能。整個AC500系列產(chǎn)品使用同一個編程軟件平臺，CoDeSys編程環(huán)境。

CPUPM564主要特性如下：擁有8路數(shù)字量輸入，6路數(shù)字量輸出和2路模擬量輸入，1路模擬量輸出；串行RS-485接口COM1，以太網(wǎng)接口，方便下載和監(jiān)控程序；支持可擴展SD存儲卡插槽、第二個串行RS-485接口（COM2）、RTC（實時時鐘）等。可以擴展最多10個I/O設(shè)備，與I/O總線的電氣連接時通過將模塊連接到DIN導軌自動完成的[3]。

2ModbusRTU通訊協(xié)議的應(yīng)用

2.1硬件組態(tài)

本例是外部設(shè)備通過內(nèi)置現(xiàn)場總線接口對變頻器進行控制的方法，因為內(nèi)置現(xiàn)場總線接口支持ModbusRTU協(xié)議，所以可通過串行通訊連接，使用內(nèi)置現(xiàn)場總線接口或現(xiàn)場總線適配器，來將變頻器連接到外部控制系統(tǒng)。將內(nèi)置現(xiàn)場總線接口連接到變頻器JCU控制單元上的端子XD2D上。XD2D是變頻器對變頻器連接用的端子，即連接一臺主機和多個從機的菊花鏈式RS-485傳輸線。如果將XD2D端子用于內(nèi)置現(xiàn)場總線接口（參數(shù)58.01Protocolenasel（通訊協(xié)議選擇）設(shè)置成ModbusRTU（ModbusRTU），則自動禁用變頻器對變頻器連接的功能（參數(shù)組57）。

變頻器不用添加任何的通訊模塊。主機可以通過網(wǎng)線或者ABB下載電纜TK503為PLC下載和監(jiān)控程序。ControlBuilderPlus的硬件組態(tài)如下圖3所示[4]。

圖3ModbusRTU協(xié)議通訊的硬件組態(tài)

PM564CPU集成的COM1口插入設(shè)備COM1-Modbus?？偩€通訊線的兩端分別接到PLC的CPUCOM1口和變頻器的XD2D，極性是COM1口3正8負、XD2D是B正A負。雙擊COM1-Modbus，在左邊彈出COM1-Modbus配置界面，如圖4所示。

圖4COM1-Modbus配置

RTU控制器的值要設(shè)定為報文，波特率19200，寄偶性為無，運行模式為主站，其他默認即可。

2.2變頻器參數(shù)設(shè)置

ACS850變頻器是ABB工業(yè)傳動為了滿足機械制造商、系統(tǒng)集成商、控制板制造商和各種行業(yè)的最終用戶的生產(chǎn)和性能需要設(shè)計的，特別適用于起重機、擠壓機、絞車、輸送機、卷曲機、泵、風機和工業(yè)混合應(yīng)用。ACS850的特點有：模塊化緊湊型設(shè)計，尺寸小、兼容異步電機和永磁同步電機、不同的通訊可選件、一體化的安全力矩中斷功能、變頻器與變頻器接連，D2D通訊方式，等[5]。

ACS850變頻器與PLC通過Modbus協(xié)議連接成網(wǎng)絡(luò)后，除在CBP軟件中進行硬件組態(tài)、在CoDeSys軟件中編寫控制程序之外，變頻器上也要進行適當?shù)膮?shù)設(shè)置。除了常用的參數(shù)外，基本的通訊參數(shù)設(shè)置如表1所示。其中99組參數(shù)為啟動參數(shù)，需要按照異步電機的額定參數(shù)設(shè)置即可。

表1ModbusRTU協(xié)議通訊的參數(shù)設(shè)置

3ModbusTCP通訊協(xié)議的應(yīng)用

3.1硬件組態(tài)

在AC500-eCoPLC與ACS850變頻器進行ModbusTCP進行通訊的時候，ACS850變頻器的可擴展插槽SLOT3上要安裝FENA-11模塊，即以太網(wǎng)適配器模塊。CBP軟件中的硬件組態(tài)如下圖5所示。要在Ethernet（以太網(wǎng)）里面添加Modbus_on_TCP_IP(ModbusonTCP/IP)設(shè)備。

圖5ModbusTCP協(xié)議通訊的硬件組態(tài)

3.2變頻器參數(shù)設(shè)置

由于使用了以太網(wǎng)適配器模塊，所以ACS850變頻器的51組參數(shù)總線適配器參數(shù)就要進行相應(yīng)的設(shè)置，具體的參數(shù)如下表2所示。

表2ModbusTCP協(xié)議通訊的參數(shù)設(shè)置

4結(jié)果分析

在CoDeSys軟件中的工具欄中點擊“聯(lián)機”-“通訊參數(shù)”，設(shè)置好PLC的通訊參數(shù)，然后點擊“聯(lián)機”-“登錄”將編寫好的程序下載到AC500PLC的CPU中，將CPU打到“運行”狀態(tài)，連接好PLC與ACS850變頻器通訊電纜之后，PLC與變頻器即可進行實時的Profibus-DP通訊。可在“運行”界面中為變頻器寫入“起動”、“停止”命令和“速度”值，并且可以監(jiān)視電機實際的反饋值。“CtrWord”表示16位的控制字，通常使用的控制字有：16#47E，表示變頻器準備合閘；16#47F，表示變頻器開始運行。

5結(jié)束語

PLC和變頻器控制系統(tǒng)采用了Modbus通訊協(xié)議控制形式以后，不但整個系統(tǒng)接線變簡單，而且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，通訊速度快，操作簡單，反饋的信息全面，可以實時掌握變頻器的各種狀態(tài)信息。本系統(tǒng)還可以用于ABBAC500-eCo系列PLC和ACS850變頻器的通訊測試實驗，不需要任何附加的設(shè)備即可對ABBPLC和變頻器的通訊功能進行測試，節(jié)省了成本和工作量。具有一定的實際意義，可用于實際工程中。

聯(lián)系方式：崔文；

電話18329932902；

Email：cuiwen2011@163.com；

地址：陜西省西安市未央大學園區(qū)陜西科技大學電氣與信息工程學院；

信箱：856

郵編：710021。