西门子PLC与英威腾CHV系列变频器通信

一．功能介绍
                       
　　英威腾CHV系列矢量变频器内置国际标准的MODBUS（从站）通信协议，配合CHV系列变频器专用通讯卡，可非常方便的实现远程通讯控制功能。通讯卡上提供RS232及RS485两种物理通讯端口，用户可通过设置卡上的跳线选择。
                       
　　下面以西门子S7-200系列PLC为例，介绍PLC与CHV矢量变频器建立通讯并实现对变频器起停、频率给定、监控等功能的控制。
                       
　　变频器作为MODBUS协议从站接收来自CPU224 PLC的通信指令，。
                       
　　CHV系列矢量变频器在与CPU224通信前须做好以下准备工作：
                       
　　1．确认已安装好CHV系列矢量变频器的通讯卡，并将卡上的端口跳线置于RS485端；
                       
　　2．用一根带9针阳性插头的串口通信电缆连接在CPU224
                       
　　PLC的自由通信口端，电缆另一端的第5、3、8线分别接在CHV变频器RS485通讯卡的GND、485+、485－端子上，其余线屏蔽不用；
                       
　　3．预先设置变频器以下参数：

                        PC0.0=1 //变频器通讯地址为1
                        PC0.1=3 //通讯波特率9.6K
                        PC0.2=1 //通讯数据偶校验
                        P0.01=2 //变频器的运行指令采用通讯方式
                        P0.03=7 //变频器的A频率设定采用通讯方式
                       
二．PLC内存使用说明
                       
　　西门子S7-200系列PLC的自由通讯端口编程必定会用到两个指令，即XMT(发送)指令和RCV（接收）指令。编写程序时需要为这两个指令指定数据缓冲区，一般以最低位数为0的地址作为数据缓冲区的起始地址。
                       
　　1．发送指令XMT缓冲区(写/读)

                        VB100 //xmt指令要发送的字节个数
                        VB101 //变频器通讯地址(01)
                        VB102 //modbus功能码(06/03)
                        VB103 //变频器被写地址高位/变频器被读起始地址高位
                        VB104 //变频器被写地址低位/变频器被读起始地址低位
                        VB105 //被写数据高位/被读数据字个数高位
                        VB106 //被写数据低位/被读数据字个数低位
                        VB107 //被发送数据CRC低位
                        VB108 //被发送数据CRC高位
                        2．接收指令RCV缓冲区
                        VB200 //rcv指令要接收的字节个数
                        VB201 //变频器地址(01)
                        VB202 //modbus功能码(06/03)
                        VB203 //变频器被写地址高位/被读数据字节个数高位
                        VB204 //变频器被写地址低位/被读数据字节个数低位
                        VB205 //被写数据高位/被读数据高位
                        VB206 //被写数据低位/被读数据低位
                        VB207 //被接收数据CRC低位
                        VB208 //被接收数据CRC高位
                        VB217 //被接收数据CRC验算低位
                        VB218 //被接收数据CRC验算高位
                       
　　2．CRC校验子程序（SBR0）
                       
　　英威腾CHV系列矢量变频器内置的MODBUS协议采用RTU传输格式，该格式使用CRC校验方式对每次发出或接收的数据帧进行校验。因此，该子程序使用了多个局部变量，以方便其它子程序调用。
                       
　　在西门子STEP 7-Micro/Win编程环境下（如图一），需要在该子程序的局部变量表中预先设定以下局部变量：

　　（1）输入型局部变量（VAR_INPUT）

                        1d_0:DWORD; // 待发送数据地址指针变量
                        lw_4:WORD; // 待发送数据字节个数变量
                       
　　（2）输出型局部变量（VAR_OUTPUT）

                        lb_6:BYTE; // CRC校验值高位变量
                        lb_7:BYTE; // CRC校验值低位变量
                       
　　（3）临时局部变量（VAR）

                        lw_8:WORD; // 待发送数据字节个数计数变量
                        lw_10:WORD; // 待发送数据每字节8位二进制数计数变量
                        Network 1
                        LD SM0.0
                        MOVW 16#FFFF, LW6 //将16位CRC校验寄存器LW6全置为1
                        Network 2
                        LD SM0.0
                        FOR LW8, +1, LW4 //对待发送数据字节个数(LW4)计数(LW8)循环
                        Network 3
                        LD SM0.0
                        XORB *LD0, LB7 //使待发送数据的第一个字节(*LD0)与
                        //CRC校验寄存器低位字节(LB7)进行异或运算
                        Network 4
                        LD SM0.0
                        INCD LD0 //ld_0指向待发送数据的下一个地址
                        Network 5
                        LD SM0.0
                        FOR LW10, +1, +8 //对每字节8位二进制数计数(LW10)循环
                        Network 6
                        LD SM0.0
                        SRW LW6, 1 //CRC校验寄存器LW6右移一位
                        Network 7
                        LD SM1.1 //若移位后的溢出值SM1.1为1
                        XORW 16#A001, LW6 //则使值16#A001与LW6进行异或运算
                        Network 8
                        NEXT //结束每字节8位二进制数计数循环
                        Network 9
                        NEXT //结束每数据帧字节个数计数循环
                       
　　3． 初始化子程序（SBR1）
                       
　　该程序在PLC的第一个扫描周期运行，主要是设置CPU224自由端口的通信格式、数据接收格式及复位各寄存区（参见西门子S7-200编程手册）。
                       
　　通信格式内容包括：波特率9.6K、每字节位数8位、偶校验等（注意与变频器一致）。
                       
　　数据接收格式完全参照MODBUSRTU格式设定，以不少于3.5个字节传输时间的通信口空闲间隔作为数据接收的开始及结束信号。根据协议，PLC在准备接收数据前会先监测通信口是否空闲，如连续空闲时间超过了3.5个字节的传输时间，则PLC默认数据接收开始，此后通讯口上出现的信息即被认为是一个数据帧的内容。同理，随着一个数据帧的最后一个字节传输完成，又会出现一个3.5字节传输时间的空闲间隔，来表示一个数据帧传输的结束。（参见MODBUS协议标准及CHV系列矢量变频器通讯卡使用说明书对9.6K的通信波特率来说，3.5个字节传输时间约为5ms左右。因该程式的每个指令只准备接收一个数据帧的回馈信息，所以接收数据前的空闲检测时间可设为0，即PLC在发出数据后立即开始接收数据，但一个数据帧的传输结束空闲检测时间仍需设为5ms以上。

                        Network 1
                        LD SM0.0
                        MOVB 16#49, SMB30 //设置自由通信口格式
                        MOVW +0, SMW90 //空闲行间隔检测时间0ms
                        MOVW +5, SMW92 //字符间定时器超时检测时间5ms
                        MOVB 20, SMB94 //接收信息的最大缓冲区20字节
                        MOVB 148, SMB87 //设置自由通信口的数据接收格式
                        FILL +0, QW0, 1 //输出印象寄存区复位
                        FILL +0, MW0, 1 //标志寄存区复位
                        FILL +0, VW100, 5 //发送缓冲区复位
                        FILL +0, VW200, 5 //接收缓冲区复位
                        ATCH INT_0, 23 //接收完成中断
                        ATCH INT_1, 9 //发送完成中断
                        ENI //在全局启用中断