自由口通信和Modbus協(xié)議在變頻器中的應(yīng)用
預(yù)縮機是印染行業(yè)中織物后整理的最后一道工序，它是將織物經(jīng)過機械物理預(yù)縮(橡膠毯)的方法，使其預(yù)縮率降低，手感改善?；九渲糜伤膫€單元組成：給濕單元、橡膠毯預(yù)縮單元、呢毯整理單元和出布單元。給濕單元完成預(yù)縮前的給濕準備，以使織物擁有一定的含濕量，便于織物預(yù)縮。其拖動部分為一只糙皮輥。由一個2.2KW電機拖動。
自由口通信和Modbus協(xié)議在S7-226和丹佛斯VLT2900系列變頻器的應(yīng)用
A. 通訊協(xié)議及其在PLC和變頻器上的基本設(shè)置
既然雙方控制器要建立通信，它們必將共同遵循一定的規(guī)約，這即稱之為協(xié)議。本系統(tǒng)中，PLC建立的通訊規(guī)約將依從于變頻器的規(guī)約，即Modbus協(xié)議，這是因為S7-200支持自由口通信模式。
l 自由口通信模式：
CPU串行通信口可由用戶程序控制，這種操作模式稱作自由口通信模式。在該模式下，用戶程序可以使用接受中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(XMT)和接受指令(RCV)來進行通信操作。利用該模式，PLC可以和任意第三方串口進行通信。SMB30(用于端口0)和SMB130(用于端口1)用于選擇波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位數(shù)和通信協(xié)議。
l Modbus通信協(xié)議
a.Modbus通信是一種被用于在智能設(shè)備間建立主從方式的通信，它可以通過如RS232C、RS485等多種傳輸方式進行傳播。它分為兩種串行傳輸方式：ASCII和RTU(Remote Terminal Unit，遠程測控中斷)。它們定義了數(shù)據(jù)如何打包、解碼的不同方式。丹佛斯VLT2900系列支持的是RTU方式，其格式是：
其中奇偶校驗和停止位可以是0.即可以沒有。
Modbus由一個主站(PLC)和最多31個從站(本系統(tǒng)中為4個)組成。主站負責(zé)發(fā)送指令，從站則是響應(yīng)指令。在某一時刻，只能有一個從站能和主站進行連接。
b.丹佛斯VLT2900系列變頻器內(nèi)置了RS485物理接口，且同時支持Modbus協(xié)議。其相關(guān)的參數(shù)如站地址、波特率、校驗等在561#、500#、570#及501#參數(shù)組內(nèi)設(shè)置。
B. PLC和變頻器通信的信號格式
l 丹佛斯VLT2900系列變頻器支持標準的Modbus-RTU信號，其格式如下：
驅(qū)動器地址：本文為變頻器地址。值為0～32.若設(shè)定為0，即為廣播方式，則從PLC同時向所有的變頻器傳送指令信號，而變頻器不反饋響應(yīng)信號。
功能碼：丹佛斯VLT2900系列支持以下幾種功能碼(16進制)。
數(shù)據(jù)：存儲寄存器地址和數(shù)據(jù)組合構(gòu)成一組數(shù)據(jù)。因指令的內(nèi)容不同數(shù)據(jù)長度不同。
故障檢查：對于RTU方式，一般采用CRC-16的方式進行，后面我們將做進一步的說明
l 丹佛斯VLT2900系列變頻器編址
既然PLC與變頻器通信時操作對象是存儲器，故變頻器內(nèi)部必須有PLC能識別的存儲器地址相對應(yīng)。變頻器生產(chǎn)廠家不同會導(dǎo)致其編址方法的不同。丹佛斯VLT2900系列變頻器編址和你在其說明書上看到的參數(shù)號是遵從一等式的，即參數(shù)地址(HEX)=[(參數(shù)號×10)-1>(DEC)。
l Modbus信號舉例
a) 通過重寫控制字與參考值的方式，啟動電機并使之運行在50%的轉(zhuǎn)速下。
指令信號：[01> [0F> [00> [00> [00> [20> [04> [7C> [04> [00> [20> [9D> [01>
該指令中
[01>為驅(qū)動器地址
[0F>為功能碼，是指本命令為寫多個位存儲器指令;
[00> [00>指出將要寫入數(shù)據(jù)的起始地址為位存儲器的首地址。
[00> [20>為寫入長度，20HX=32DEC位數(shù)據(jù)。
[04>為要寫入位的總字節(jié)數(shù)為4個。
[7C> [04> 047C是啟動電機的控制字內(nèi)容，在實際傳輸中為低位前置。
[00> [20>為電機運行的參考值，在實際傳輸中低位前置。
[9D> [01>為計算出的CRC-16值
正常時其響應(yīng)信號應(yīng)為：
[01> [0F> [00> [00> [00> [20> [54> [13>
b) 按頻率指令60.0HZ傳送到1#變頻器(地址為01)，
指令信號：[01>[06>[04>[0F>[00>[3C>[B8>[E8>
正常時響應(yīng)信號為： [01>[06>[04>[0F>[00>[3C>[B8>[E8>
C. 信號的發(fā)送和接受指令：
當(dāng)信號格式被確定后，我們所要做的是從PLC如何把它們發(fā)送出去和如何接收變頻器的響應(yīng)信號了，在自由口模式當(dāng)中，信號可以用XMT命令發(fā)送，用RCV命令接收，另外我們還可以利用SMB2(接收緩沖字節(jié))配合其它如MOV指令等來實現(xiàn)字符的接收。在S7-200系統(tǒng)中，設(shè)計了諸如發(fā)送完成、接收完成等中斷事件，我們將很方便的通過它們來控制整個程序的運行。
PLC程序的設(shè)計
a) 數(shù)學(xué)模型：由于各個單元間是采用線性比例同步的，所以構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型非常簡單，只要使某單元的轉(zhuǎn)速和其相鄰上一級單元遵循數(shù)學(xué)公式V1=k×V2即可。為了調(diào)節(jié)兩單元之間的張力，我們只需調(diào)節(jié)兩單元間比例k即可。這里需提醒注意的是：某一單元的轉(zhuǎn)速必須以上一級為基礎(chǔ)進行比例調(diào)節(jié)，這樣才不至于在調(diào)節(jié)單元的速度時，影響其它單元間的張力?！ ?nbsp;
b) 程序結(jié)構(gòu)
程序結(jié)構(gòu)包括主程序、初始化子程序、停車子程序、開車子程序、比例設(shè)定子程序和速度計算子程序。其中與通信有關(guān)的程序有CRC-16校驗程序、發(fā)送中斷程序、接收中斷程序等。下面主要介紹一下CRC-16校驗程序。
CRC是 “Cyclical Rendundancy Check” (循環(huán)冗余碼校驗)的英文簡稱。 CRC碼為2個字節(jié)，16位的二進制值。故又叫CRC-16。由發(fā)送設(shè)備計算CRC值，并把它附到信息中去。接收設(shè)備在接收信息過程中再次計算CRC值并與CRC的實際值進行比較，若二者不一致，亦產(chǎn)生一個錯誤，校驗開始時，把16位寄存器的各位都置為“1”，然后把信息中的相鄰2個8位字節(jié)數(shù)據(jù)放到當(dāng)前寄存器中處理，只有每個字符的8位數(shù)據(jù)用于CRC處理。起始位，停止位和校驗位不參與CRC計算。 CRC校驗時，每個8位數(shù)據(jù)與該寄存器的低位內(nèi)容進行異或運算，然后向最低有效位(LSB)方向移位，同時用零填入最高有效位(MSB)后，再對LSB檢查，若LSB=1，則寄存器與生成多項式(16#A001)異或，若LSB=0，不作異或運算。重復(fù)上述處理過程，直至移位8次，最后一次(第8次)移位后，下一個8位字節(jié)數(shù)據(jù)與寄存器的當(dāng)前值異或，再重復(fù)上述過程。全部處理完信息中的數(shù)據(jù)字節(jié)后，最終得到的寄存器值為CRC值。 在程序編制時，可以使用FOR/NEXT指令，并使用一次嵌套。在發(fā)送時，CRC值附加到信息時，低位在先，高位在后。
自由口通信和Modbus協(xié)議在S7-226和丹佛斯VLT2900系列變頻器的應(yīng)用
A. 通訊協(xié)議及其在PLC和變頻器上的基本設(shè)置
既然雙方控制器要建立通信，它們必將共同遵循一定的規(guī)約，這即稱之為協(xié)議。本系統(tǒng)中，PLC建立的通訊規(guī)約將依從于變頻器的規(guī)約，即Modbus協(xié)議，這是因為S7-200支持自由口通信模式。
l 自由口通信模式：
CPU串行通信口可由用戶程序控制，這種操作模式稱作自由口通信模式。在該模式下，用戶程序可以使用接受中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(XMT)和接受指令(RCV)來進行通信操作。利用該模式，PLC可以和任意第三方串口進行通信。SMB30(用于端口0)和SMB130(用于端口1)用于選擇波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位數(shù)和通信協(xié)議。
l Modbus通信協(xié)議
a.Modbus通信是一種被用于在智能設(shè)備間建立主從方式的通信，它可以通過如RS232C、RS485等多種傳輸方式進行傳播。它分為兩種串行傳輸方式：ASCII和RTU(Remote Terminal Unit，遠程測控中斷)。它們定義了數(shù)據(jù)如何打包、解碼的不同方式。丹佛斯VLT2900系列支持的是RTU方式，其格式是：
其中奇偶校驗和停止位可以是0.即可以沒有。
Modbus由一個主站(PLC)和最多31個從站(本系統(tǒng)中為4個)組成。主站負責(zé)發(fā)送指令，從站則是響應(yīng)指令。在某一時刻，只能有一個從站能和主站進行連接。
b.丹佛斯VLT2900系列變頻器內(nèi)置了RS485物理接口，且同時支持Modbus協(xié)議。其相關(guān)的參數(shù)如站地址、波特率、校驗等在561#、500#、570#及501#參數(shù)組內(nèi)設(shè)置。
B. PLC和變頻器通信的信號格式
l 丹佛斯VLT2900系列變頻器支持標準的Modbus-RTU信號，其格式如下：
驅(qū)動器地址：本文為變頻器地址。值為0～32.若設(shè)定為0，即為廣播方式，則從PLC同時向所有的變頻器傳送指令信號，而變頻器不反饋響應(yīng)信號。
功能碼：丹佛斯VLT2900系列支持以下幾種功能碼(16進制)。
數(shù)據(jù)：存儲寄存器地址和數(shù)據(jù)組合構(gòu)成一組數(shù)據(jù)。因指令的內(nèi)容不同數(shù)據(jù)長度不同。
故障檢查：對于RTU方式，一般采用CRC-16的方式進行，后面我們將做進一步的說明
l 丹佛斯VLT2900系列變頻器編址
既然PLC與變頻器通信時操作對象是存儲器，故變頻器內(nèi)部必須有PLC能識別的存儲器地址相對應(yīng)。變頻器生產(chǎn)廠家不同會導(dǎo)致其編址方法的不同。丹佛斯VLT2900系列變頻器編址和你在其說明書上看到的參數(shù)號是遵從一等式的，即參數(shù)地址(HEX)=[(參數(shù)號×10)-1>(DEC)。
l Modbus信號舉例
a) 通過重寫控制字與參考值的方式，啟動電機并使之運行在50%的轉(zhuǎn)速下。
指令信號：[01> [0F> [00> [00> [00> [20> [04> [7C> [04> [00> [20> [9D> [01>
該指令中
[01>為驅(qū)動器地址
[0F>為功能碼，是指本命令為寫多個位存儲器指令;
[00> [00>指出將要寫入數(shù)據(jù)的起始地址為位存儲器的首地址。
[00> [20>為寫入長度，20HX=32DEC位數(shù)據(jù)。
[04>為要寫入位的總字節(jié)數(shù)為4個。
[7C> [04> 047C是啟動電機的控制字內(nèi)容，在實際傳輸中為低位前置。
[00> [20>為電機運行的參考值，在實際傳輸中低位前置。
[9D> [01>為計算出的CRC-16值
正常時其響應(yīng)信號應(yīng)為：
[01> [0F> [00> [00> [00> [20> [54> [13>
b) 按頻率指令60.0HZ傳送到1#變頻器(地址為01)，
指令信號：[01>[06>[04>[0F>[00>[3C>[B8>[E8>
正常時響應(yīng)信號為： [01>[06>[04>[0F>[00>[3C>[B8>[E8>
C. 信號的發(fā)送和接受指令：
當(dāng)信號格式被確定后，我們所要做的是從PLC如何把它們發(fā)送出去和如何接收變頻器的響應(yīng)信號了，在自由口模式當(dāng)中，信號可以用XMT命令發(fā)送，用RCV命令接收，另外我們還可以利用SMB2(接收緩沖字節(jié))配合其它如MOV指令等來實現(xiàn)字符的接收。在S7-200系統(tǒng)中，設(shè)計了諸如發(fā)送完成、接收完成等中斷事件，我們將很方便的通過它們來控制整個程序的運行。
PLC程序的設(shè)計
a) 數(shù)學(xué)模型：由于各個單元間是采用線性比例同步的，所以構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型非常簡單，只要使某單元的轉(zhuǎn)速和其相鄰上一級單元遵循數(shù)學(xué)公式V1=k×V2即可。為了調(diào)節(jié)兩單元之間的張力，我們只需調(diào)節(jié)兩單元間比例k即可。這里需提醒注意的是：某一單元的轉(zhuǎn)速必須以上一級為基礎(chǔ)進行比例調(diào)節(jié)，這樣才不至于在調(diào)節(jié)單元的速度時，影響其它單元間的張力?！ ?nbsp;
b) 程序結(jié)構(gòu)
程序結(jié)構(gòu)包括主程序、初始化子程序、停車子程序、開車子程序、比例設(shè)定子程序和速度計算子程序。其中與通信有關(guān)的程序有CRC-16校驗程序、發(fā)送中斷程序、接收中斷程序等。下面主要介紹一下CRC-16校驗程序。
CRC是 “Cyclical Rendundancy Check” (循環(huán)冗余碼校驗)的英文簡稱。 CRC碼為2個字節(jié)，16位的二進制值。故又叫CRC-16。由發(fā)送設(shè)備計算CRC值，并把它附到信息中去。接收設(shè)備在接收信息過程中再次計算CRC值并與CRC的實際值進行比較，若二者不一致，亦產(chǎn)生一個錯誤，校驗開始時，把16位寄存器的各位都置為“1”，然后把信息中的相鄰2個8位字節(jié)數(shù)據(jù)放到當(dāng)前寄存器中處理，只有每個字符的8位數(shù)據(jù)用于CRC處理。起始位，停止位和校驗位不參與CRC計算。 CRC校驗時，每個8位數(shù)據(jù)與該寄存器的低位內(nèi)容進行異或運算，然后向最低有效位(LSB)方向移位，同時用零填入最高有效位(MSB)后，再對LSB檢查，若LSB=1，則寄存器與生成多項式(16#A001)異或，若LSB=0，不作異或運算。重復(fù)上述處理過程，直至移位8次，最后一次(第8次)移位后，下一個8位字節(jié)數(shù)據(jù)與寄存器的當(dāng)前值異或，再重復(fù)上述過程。全部處理完信息中的數(shù)據(jù)字節(jié)后，最終得到的寄存器值為CRC值。 在程序編制時，可以使用FOR/NEXT指令，并使用一次嵌套。在發(fā)送時，CRC值附加到信息時，低位在先，高位在后。
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