西門子S7-1200與變頻器的連接
SIEMENS西門子
希殿電氣技術(shù)(上海)有限公司
聯(lián)系人：康經(jīng)理
1 S7-1200與變頻器的連接
1.1本例程的系統(tǒng)配置
本例程中用到的硬件： S7-1200（CPU 1214C）、G120 ( 控制單元CU240B-2 )、一臺(tái)裝有TIA Portal軟件的PC機(jī)、CM1241模塊、電源模塊、標(biāo)準(zhǔn)RJ45網(wǎng)線。
1.2 硬件連接
1.2.1硬件連線
本例程中的硬件間的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖1-1
1.2.2 PLC與控制單元通信端口之間的連接
用電纜將CU240B-2 Modbus 通訊接口與PLC通信模塊連接起來，如下圖所示。
圖1-2
2 變頻器設(shè)置
2.1 地址設(shè)置
可以通過控制單元上的地址開關(guān)，也可以通過參數(shù) P2021 或 STARTER 中“Control Unit / Communication / Field bus”頁面來確定變頻器的 Modbus-RTU 地址。
只有所有地址開關(guān)都設(shè)為“OFF”(0)時(shí)，P2021 或 STARTER 中的設(shè)置才有效。否則，Modbus-RTU 地址為地址開關(guān)所設(shè)置的地址。
2.2 參數(shù)設(shè)置
除了設(shè)置地址之外，還需要對(duì)其他一些變頻器的通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，才可以進(jìn)行MODBUS通信。具體需要設(shè)置的參數(shù)如表2-1所示：
表2-1
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參數(shù)
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描述
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P0015 = 21
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變頻器宏程序
選擇 I/O 配置
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p2030 = 2
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現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議選擇
2： Modbus
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p2020
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現(xiàn)場(chǎng)總線波特率
設(shè)置范圍是 4800 bit/s … 187500 bit/s，出廠為 19200 bit/s
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p2024
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Modbus 計(jì)時(shí)
-
索引 0：最大從站應(yīng)答延遲：
在該時(shí)間后，從站應(yīng)答主站。
-
索引 1： 字符延時(shí)：
指一個(gè) Modbus 消息幀內(nèi)，單個(gè)字符之間允許的最大延遲時(shí)間。 （即 Modbus 1.5 個(gè)字節(jié)標(biāo)準(zhǔn)的處理時(shí)間）
-
索引 2： 報(bào)文延時(shí)：
指 Modbus 報(bào)文之間允許的最大延時(shí)。（即 Modbus 3.5 個(gè)字節(jié)標(biāo)準(zhǔn)的處理時(shí)間）
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p2029
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現(xiàn)場(chǎng)總線錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)
指現(xiàn)場(chǎng)總線接口上接收錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)、顯示
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p2040
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過程數(shù)據(jù)監(jiān)控時(shí)間
指沒有收到過程數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)出報(bào)警的延時(shí)。
注： 該時(shí)間必須根據(jù)從站數(shù)量、總線波特率加以調(diào)整，出廠為 100 ms。
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3 PLC組態(tài)和編程
3.1 創(chuàng)建項(xiàng)目
首先創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，點(diǎn)擊創(chuàng)建新項(xiàng)目，輸入名稱，路徑等信息。
圖3-1
3.2 硬件組態(tài)
按照新手上路的提示首先選擇設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行硬件組態(tài)。
圖3-2
點(diǎn)擊添加新設(shè)備，添加相應(yīng)型號(hào)的設(shè)備，修改設(shè)備名稱，選擇版本號(hào)，點(diǎn)擊添加。
圖3-3
在彈出的設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的右側(cè)硬件目錄中，找到通信模塊-點(diǎn)到點(diǎn)-CM1241(RS485)，加入CM1241通信模塊。
圖3-4
雙擊設(shè)備視圖中的RS485端口，設(shè)置端口組態(tài)，本例程配置如下圖。
圖3-5
在左側(cè)的項(xiàng)目樹-設(shè)備-在線訪問-Broadcom NetXtreme。。。（本例程PC機(jī)所使用的網(wǎng)卡），雙擊更新可使用的設(shè)備，搜索到連接的設(shè)備。
圖3-6
3.3 編程
在左邊的設(shè)備中找到S7-1200/程序塊，打開主程序（Main[OB1]）。在右邊的指令欄里選擇通信/通信處理器/MODBUS，添加MB_COMM_LOAD和MB_MASTER。
圖3-7
在彈出的調(diào)用選項(xiàng)中，定義一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊。
圖3-8
使用同樣的方法，再加入一個(gè)MB_MASTER模塊，同樣定義背景數(shù)據(jù)塊。
圖3-9
分別按照?qǐng)D3-10、圖3-11設(shè)置MB_COMM_LOAD和MB_MASTER模塊。
圖3-10
圖3-11
其中，MB_COMM_LOAD與MB_MASTER指令的參數(shù)說明，請(qǐng)參考表3-1，表3-2。
表3-1 MB_COMM_LOAD指令的參數(shù)
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參數(shù)
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聲明
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數(shù)據(jù)類型
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存儲(chǔ)區(qū)
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說明
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REQ
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Input
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BOOL
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I、Q、M、D、L
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在上升沿執(zhí)行指令
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PORT
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Input
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UINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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通信端口的 ID：
在設(shè)備組態(tài)中插入通信模塊后，端口 ID 就會(huì)顯示在 PORT 框連接的下拉列表中。 也可以在變量表的“常量” (Constants) 選項(xiàng)卡中引用該常量。
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BAUD
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Input
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UDINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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波特率選擇：
300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 76800, 115200
所有其它值均無效。
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PARITY
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Input
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UINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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奇偶校驗(yàn)選擇：
0 – 無
1 – 奇校驗(yàn)
2 – 偶校驗(yàn)
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FLOW_CTRL
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Input
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UINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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流控制選擇：
0 –（默認(rèn)值）無流控制
1 – 通過 RTS 實(shí)現(xiàn)的硬件流控制始終開啟（不適用于 RS485 端口）
2 - 通過 RTS 切換實(shí)現(xiàn)硬件流控制
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RTS_ON_DLY
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Input
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UINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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RTS 延時(shí)選擇：
0 -（默認(rèn)值）到傳送消息的第一個(gè)字符之前，激活 RTS 無延時(shí)。
1 至 65535 – 到傳送消息的第一個(gè)字符之前，“激活 RTS”以毫秒為單位的延時(shí)（不適用于 RS-485 端口）。應(yīng)用 RTS 延時(shí)必須與 FLOW_CTRL 選擇無關(guān)。
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RTS_OFF_DLY
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Input
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UINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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RTS 關(guān)斷延時(shí)選擇：
0 –（默認(rèn)值）傳送最后一個(gè)字符到“取消激活 RTS”之間沒有延時(shí)。
1 至 65535 – 在發(fā)送消息的最后一個(gè)字符到“取消激活 RTS”之間以毫秒為單位的延時(shí)（不適用于 RS-485 端口）。應(yīng)用 RTS 延時(shí)必須與 FLOW_CTRL 選擇無關(guān)。
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RESP_TO
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Input
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UINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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響應(yīng)超時(shí)：
“MB_MASTER”允許等待從站響應(yīng)的時(shí)間（毫秒） 如果從站在此時(shí)間內(nèi)沒有響應(yīng)，則“MB_MASTER”將重復(fù)該請(qǐng)求，或者在發(fā)送了指定數(shù)目的重試后終止請(qǐng)求并返回錯(cuò)誤。
5 ms 至 65535 ms（默認(rèn)值 = 1000 ms）。
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MB_DB
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Input
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VARIANT
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D
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“MB_MASTER”或“MB_SLAVE”指令的背景數(shù)據(jù)塊的引用。 在程序中插入“MB_SLAVE”或“MB_MASTER”之后，數(shù)據(jù)塊標(biāo)識(shí)符會(huì)顯示在 MB_DB 框連接的下拉列表中。
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DONE
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Output
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BOOL
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I、Q、M、D、L
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指令的執(zhí)行已完成且未出錯(cuò)。
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ERROR
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Output
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BOOL
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I、Q、M、D、L
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錯(cuò)誤：
0 – 未檢測(cè)到錯(cuò)誤
1 – 表示檢測(cè)到錯(cuò)誤。 在參數(shù) STATUS 中輸出錯(cuò)誤代碼。
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STATUS
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Output
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WORD
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I、Q、M、D、L
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端口組態(tài)錯(cuò)誤代碼
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表3-2 MB_MASTER指令的參數(shù)
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參數(shù)
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聲明
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數(shù)據(jù)類型
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存儲(chǔ)區(qū)
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說明
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REQ
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Input
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BOOL
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I、Q、M、D、L
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請(qǐng)求輸入：
0 – 無請(qǐng)求
1 – 請(qǐng)求將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Modbus 從站
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MB_ADDR
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Input
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UINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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Modbus RTU 站地址：
默認(rèn)地址范圍： 0 至 247
擴(kuò)展地址范圍： 0 至 65535
值“0”已預(yù)留，用于將消息廣播到所有 Modbus 從站。 只有 Modbus 功能代碼 05、06、15 和 16 支持廣播。
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MODE
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Input
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USINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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模式選擇： 指定請(qǐng)求類型： 讀取、寫入或診斷：
有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見 Modbus 功能表。
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DATA_ADDR
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Input
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UDINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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從站中的起始地址： 指定 Modbus 從站中將供訪問的數(shù)據(jù)的起始地址。 可在 Modbus 功能表中找到有效地址。
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DATA_LEN
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Input
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UINT
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I、Q、M、D、L 或常量
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數(shù)據(jù)長度： 指定要在該請(qǐng)求中訪問的位數(shù)或字?jǐn)?shù)。 可在 Modbus 功能表中找到有效長度。
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DATA_PTR
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Input
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VARIANT
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M、D
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指向 CPU 的數(shù)據(jù)塊或位存儲(chǔ)器地址，從該位置讀取數(shù)據(jù)或向其寫入數(shù)據(jù)。 對(duì)于數(shù)據(jù)塊，必須使用“標(biāo)準(zhǔn) - 與 S7-300/400 兼容”訪問類型進(jìn)行創(chuàng)建。
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DONE
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Output
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BOOL
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I、Q、M、D、L
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0: 事務(wù)未完成
1: 事務(wù)完成，且無任何錯(cuò)誤
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BUSY
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Output
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BOOL
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I、Q、M、D、L
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0: 當(dāng)前沒有“MB_MASTER”事務(wù)正在處理中
1: "MB_MASTER" 事務(wù)正在處理中
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ERROR
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Output
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BOOL
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I、Q、M、D、L
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0: 無錯(cuò)誤
1: 出錯(cuò)，錯(cuò)誤代碼由參數(shù) STATUS 來指示
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STATUS
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Output
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WORD
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I、Q、M、D、L
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執(zhí)行條件代碼
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3.4 下載
編譯，確認(rèn)無誤后，點(diǎn)擊下載。在彈出的“擴(kuò)展的下載到設(shè)備”中，選擇PG/PC接口類型，以及PG/PC接口。選擇設(shè)備，并點(diǎn)擊下載。
圖3-12
在彈出的下載預(yù)覽中，查看將要覆蓋的內(nèi)容，選擇統(tǒng)一下載，并點(diǎn)擊下載。
圖3-13
3.5 監(jiān)視
點(diǎn)擊轉(zhuǎn)到在線，并點(diǎn)擊啟動(dòng)監(jiān)視，此時(shí)即可通過PLC給變頻器進(jìn)行MODBUS通信。
圖3-14
4 MODBUS通信控制變頻器
4.1 使用MODBUS通信控制變頻器啟停
如下圖所示，打開Tag_1，使能MB_MASTER。使能完成之后，關(guān)閉Tag_1。
圖4-1
如圖4-2，將MODE改為1（即寫入數(shù)據(jù)），DATA_ADDR寫入40101（主設(shè)定值寄存器號(hào)），DATA_PTR寫入1000（給定值的寫入值）。然后REQ使用一個(gè)脈沖沿來發(fā)送給定值。此時(shí)，變頻器的給定值已經(jīng)改為1000。
然后將DATA_ADDR寫入40100（控制字寄存器號(hào)），DATA_PTR寫入047E（停車），然后REQ使用一個(gè)脈沖沿來發(fā)送停車命令。再將DATA_ADDR寫入40100（控制字寄存器號(hào)），DATA_PTR寫入047F（啟動(dòng)），然后REQ使用一個(gè)脈沖沿來發(fā)送啟動(dòng)命令。
圖4-2
注意：
MB_COMM_LOAD使能完成之后，一定要將Tag_1關(guān)閉，否則MB_MASTER模塊將無法使用。
變頻器啟動(dòng)位需要一個(gè)上升沿，所以先給其停車命令，然后發(fā)送啟動(dòng)命令，利用上升沿來啟動(dòng)變頻器。
4.2 使用MODBUS通信修改和查看變頻器參數(shù)
現(xiàn)在，以參數(shù)P1120加速時(shí)間為例，對(duì)參數(shù)的修改和查看進(jìn)行講解。
首先，進(jìn)行讀參數(shù)的演示。將MODE輸入改為0（即讀參數(shù)模式），將DATA_ADDR中寫入40322（即加速時(shí)間的寄存器號(hào)），然后REQ使用脈沖沿來發(fā)送一個(gè)讀請(qǐng)求。此時(shí)，可以接收到參數(shù)P1120中的數(shù)據(jù)位1000（即加速時(shí)間為10s）。
圖4-3
然后進(jìn)行寫參數(shù)：將MODE輸入改為1（即寫參數(shù)模式），將DATA_ADDR中寫入40322（即加速時(shí)間的寄存器號(hào)），在DATA_PTR中寫入500，然后REQ使用脈沖沿來發(fā)送一個(gè)寫請(qǐng)求。此時(shí)，已經(jīng)將500寫入了參數(shù)P1120之中，加速時(shí)間改為5s。
圖4-4
控制單元中的 Modbus 寄存器和對(duì)應(yīng)的參數(shù)如下表所示：
表4-1 Modbus 寄存器和對(duì)應(yīng)的參數(shù)
關(guān)鍵詞
G120，CU240B-2，CU240E-2，Modbus RTU
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