基于ModbusTCPIP的变频器通讯控制(张春辉).doc

基于Modbus TCP/IP的plc对变频器远程控制 张春辉 （上海交通大学 电子信息与电气工程学院 上海交大施耐德实验室） 摘要：本文通过Modbus TCP/IP 以太网来实现plc（主站）对变频器（从站）的控制。利用施耐德公司所提供的透明就绪功能中的I/O扫描服务，以Drivecom方式，方便的实现了网络控制多个电机的启动和调速等功能。文中涉及到ATV71变频器，其具有可配置以太网通讯卡且内置I/O扫描服务器。 关键词：Modbus TCP/IP，变频器，IO扫描，Drivecom The Remote Control of PLC to Inverter based on Modbus TCP/IP Abstract: via the Modbus TCP/IP Ethernet, the remote control of PLC to inverter was exerted. Utilizing the IO scanning service offered by Schneider and adopting Drivecom standard, Start and speed regulation of multi-motor was realized easily. ATV71 inverter can collocate with Ethernet communication card and has build-in IO scanning service. Keywords: Modbus TCP/IP , Inverter, IO scan , Drivecom 1.引言 Modbus是OSI模型第7层上的应用层报文传输协议，应用协议简单并且已经得到普遍的认可它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信。Modbus TCP/IP以太网上的TCP/IP方式实现Modbus通信由于结合了Modbus协议的简单性和100 M 以太网的高速度，Modbus TCP/IP展现了卓越的性能，这意味着将这种网络应用在实时性要求很高的场合，如I/O扫描还可以从IP路由功能中得益，使得分布于世界的设备之间都可以进行通讯。 IANA委员会给施耐德电气公司分配了已为大家熟知的TCP 502端口，以专为Modbus协议保留。很多制造商都开发了对Modbus TCP/IP连接的支持。Modbus TCP/IP的简单性使得任何小型的现场设备，如I/O组件，都可以通过以太网进行通讯，而不需要配备功能强大的微处理器或大容量的内存Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDU），特定总线或网络上的Modbus协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引入一些附加域。启动Modbus事务处理的客户机创建Modbus PDU，其中的功能码向服务器指示将执行哪种操作Modbus TCP帧包括一个MBAP报头和一个Modbus请求。 图1 Modbus TCP/IP帧示意图 Modbus TCP/IP ADU 是在 TCP 端口号 502 上接收的。 当前的最大大小为 256 字节。头为 7 字节长度剩余字段的字节计数目标索引用于数据包的系统内路由Modbus TCP服务器 0 变频器 251 以太网卡 252 Controller Inside 卡 255 IO扫描器 表2 ATV71服务器列表 带Modbus TCP/IP以太网卡的ATV71变频器上有四个Modbut/TCP服务器，目的标识符用于区分客户端访问的是哪个服务器。 Modbus服务器所支持的常用功能码列表： 代码 Modbus名称 说明 3＝16＃03 读保持寄存器 读N个输出字 6＝16＃10 写单个寄存器 写1个输出字 23＝16＃17 写多个寄存器 写N个输出字 表3 常用功能码列表 3.ATV71变频器 ATV71变频器本身集成了MODBUS和CANOPEN协议，通过增加以太网通讯卡VW3-A3-310，便可以支持以太网通讯。通过变频器上的图形终端来配置通讯卡的IP地址，变频器的控制方式及控制权。常用的控制方式主要有两种，分别为I/O控制模式和drivecom控制模式。变频器使用I/O控制方式时，如两线制控制，控制方案简单且直接。上电后闭合LI1，变频器即按照给定的速度运转，断开LI1，变频器则停车。但是在这种情况下，一旦变频器内部有诸如短路等故障，上述的上电即Ready的I/O控制模式会造成一些不可预测的后果。然而，在drivecom控制方式下