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西门子变频器V20和触摸屏之间如何通过modbus协议通讯

发布时间:2023-04-28 09:51   类型:基础知识   人浏览

通常情况下,要实现HMI设备与V20变频器的通讯,需要一个支持USS通讯或MODBUS通讯的PLC,比如S7-200系列PLC。其通讯电缆连接如图1所示。PLC的一个通讯端口与触摸屏连接,可以采用PPI协议通讯。PLC的另一个通讯端口与V20的RS485通讯端口连接,采用MODBUS协议通讯,PLC上编写MODBUS主站程序,V20为从站。

西门子V20变频器和西门子触摸屏之间如何通过MODBUS协议通讯

如果只需要对V2O变频器做简单的运行控制和变量监视,那么上述配置中PLC的作用仅为数据中转。这种情况下,触摸屏直接和V20变频器通讯,不仅能够实现监控功能,而且可以少用一个PLC,节省成本。采用西门子的SMART LINE系列触摸屏能够实现与V20变频器直接通讯的功能。通讯电缆连接如图2所示。SMART LINE触摸屏作为MODBUS主站,V20为从站。

2. 硬件设备及其安装

下面用一个实例来介绍Smart Line触摸屏与一台V20变频器通过MODBUS通讯的实现方法。该例子中用到的主要硬件设备如表1所示,触摸屏组态软件为WinCC Flexible 2008 SP4 China。


表1 示例主要硬件设备

西门子V20变频器和西门子触摸屏之间如何通过MODBUS协议通讯

硬件安装步骤如下:

1)将变频器、电机、触摸屏固定在安装工位上。

2)连接变频器到电机的动力电缆和接地电缆。

3)连接供电电源到变频器的动力电缆和接地电缆。

4)连接变频器和触摸屏的RS485通讯电缆。触摸屏RS485的9针接口与 V20端子对应关系:3对应P+,8对应N-。

5)连接24V直流电源的交流进线电缆和到触摸屏的直流供电电缆。

3. V20变频器参数设置

V20变频器要采用MODBUS通讯,可以做如下设置:

1)变频器恢复出厂参数:

P0010=30

P0970=21

2)变频器快速调试,选择Cn011-MODBUS通讯连接宏:

a)设置电网频率和功率单位

b)输入电机铭牌参数

c)选择连接宏Cn011-MODBUS通讯

d)选择应用宏AP000

Cn011连接宏对应参数如表2所示。

表2 Cn011对应参数设置

西门子V20变频器和西门子触摸屏之间如何通过MODBUS协议通讯

3)修改MODBUS通讯参数,其它参数为Cn011连接宏默认参数:

P2014[0]=0 不监控报文间隔时间,否则可能会报F72故障

P2021[0]=3 MODBUS设备地址为3(与触摸屏组态软件中设置的从站地址一致)

4. 触摸屏组态

在WinCC Flexible 2008 SP4 China软件中组态Smart 1000 IE触摸屏。详细步骤如下:

1)创建项目。

创建一个空项目,选择触摸屏设备为Smart 1000 IE。

2)设置连接。

在连接画面中新建一个连接,相关参数设置如下:

通讯驱动程序:Modicon MODBUS

类型:RS485

波特率:9600

奇偶校验:偶

数据位:8

停止位:1

组帧:RTU Standard

CPU类型:984

从站地址:3

3)添加变量。

添加与变频器监控相关的10个变量,变量地址参照西门子V20变频器操作手册。

速度设定值变量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)来表示-50Hz到+50Hz的转速,此处采用变量的线性转换属性,将-16384对应-1500,+16384对应+1500。再采用变量的限制值属性,将变量的输入值限制在-1600和+1600之间,如果超出该限制值的范围,则输入不起作用。

速度反馈值变量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)来表示-50Hz到+50Hz的转速,此处也采用变量的线性转换属性,将-16384对应-1500,+16384对应+1500。

4)添加画面。

项目生成时已经有一个模板和一个画面,此例仅用到一个画面,修改画面的名字为V20_Monitor。

5)编辑模板。

模板中的对象在选择使用模板的画面中会显示出来,此处把西门子的LOGO和退出Runtime的按钮放置在模板中。

然后在按钮的事件属性中添加函数。在按钮STOP RT事件属性的单击事件下添加StopRuntime函数。

6)编辑画面。

在V20_Monitor画面中放置IO域、按钮、棒图、圆形等对象。在文本域中输入相应的文本,设置字号、颜色等,将相关对象分类排列整齐。

给10个IO域分别连接10个变量。

其中控制字1和状态字1采用16进制显示,控制字1类型模式为输入/输出,状态字1类型模式为输出。

转速设定、实际转速、输出电压、直流电压采用带符合整数显示,转速设定类型模式为输入/输出,其它三个变量类型模式为输出。

输出频率、输出电流、输出转矩、输出功率采用带符号整数显示,并移动小数点2位,类型模式为输出。此处移动小数点2位的作用是将通讯接收到的值除以100并显示在触摸屏上,这样做的理由是V20变频器在发送这些值时将实际值乘了100。

除了用IO域来显示实际转速的数值外,还采用棒图这种图形化的形式来显示实际转速。

设置棒图的常规属性,其中连接变量为Feedback,最大值设为2000,最小值为-2000。

设置好棒图的外观和刻度。

运行指示灯用来指示变频器是否处于运行状态,连接变量为StsWord1的第2位,运行时显示绿色,非运行时显示白色。

反转指示灯用来指示变频器是否处于反转状态,连接变量为StsWord1的第14位,反转时显示绿色,非反转时显示白色。

故障指示灯用来指示变频器是否处于故障状态,连接变量为StsWord1的第3位,故障时显示红色,非故障时显示绿色。

接着设置4个按钮的功能,此处在按钮的单击事件下添加不同的函数来实现不同的功能。

启动按钮:添加SetValue函数,变量为CtrlWord1,值为1150(16进制047E)。再添加SetBitln Tag函数,变量仍为CtrlWord1,位为0。每次按下启动按钮,触摸屏将先发送047E,再发送047F给V20变频器,实现启动功能。

停止按钮:添加ResetBitlnTag函数,变量为CtrlWord1,位为0,每次按下停止按钮,控制字1的第0位将复位为0,触摸屏将发送047E给V20变频器,实现OFF1停车功能。

反向按钮:添加InvertBitln函数,变量为CtrlWord1,位为11。每次按下反向按钮,控制字1的第11位将做非运算,触摸屏将相应的正转或反转指令发送给V20变频器,实现转向反向功能。

故障确认按钮:添加SetBitlnTag函数,变量为CtrlWord1,位为7。再添加ResetBitlnTag函数,变量仍为CtrlWord1,位为7。每次按下故障确认按钮,触摸屏将先发送1状态的故障确认位,再发送0状态的故障确认位给V20变频器,给故障确认位一个上升沿,实现故障确认功能。

完成上述步骤之后,下载组态程序至触摸屏中。实际运行效果证明:SMART LINE触摸屏与V20变频器通讯正常,触摸屏可以通过四个按钮控制变频器运行、停止、反向以及故障确认;变频器相关变量和状态可以在触摸屏上正确显示。

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