rs485通讯协议介绍（精选4篇）
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9.1 通讯概述
本公司系列变频器向用户提供工业控制中通用的 RS485 通讯接口。通讯协 议采用 MODBUS 标准通讯协议，该变频器可以作为从机与具有相同通讯接口并采 用相同通讯协议的上位机（如 PLC 控制器、PC 机）通讯，实现对变频器的集中 监控，另外用户也可以使用一台变频器作为主机，通过 RS485 接口连接数台本 公司的变频器作为从机。以实现变频器的多机联动。通过该通讯口也可以接远 控键盘。实现用户对变频器的远程操作。本变频器的 MODBUS 通讯协议支持两种传送方式:RTU 方式和 ASCII 方式，用 户可以根据情况选择其中的一种方式通讯。下文是该变频器通讯协议的详细说 明。
9.2 通讯协议说明
9.2.1 通讯组网方式(1)变频器作为从机组网方式： 变频器作为从机组网方式：主机为 PC RS232 232-485 转 换模块 RS485 或 主机为 PLC 主机为 PC RS232 232-485 转换 模块 RS485 HD1000 HD1000
HD1000
HD1000
HD1000
单主机多从机
单主机单从机
图 9－1 从机组网方式示意图 －
(2)多机联动组网方式： 多机联动组网方式：
07-
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主机 HD1000 RS485
从机 HD1000
从机 HD1000
从机 HD1000
从机 HD1000
图 9－2 多机联动组网示意图 －
9.2.2 通信协议方式 该变频器在 RS485 网络中既可以作为主机使用，也可以作为从机使用，作 为主机使用时，可以控制其它本公司变频器，实现多级联动，作为从机时，PC 机或 PLC 可以作为主机控制变频器工作。具体通讯方式如下：(1)变频器为从机，主从式点对点通信。主机使用广播地址发送命令时，从机不应答。(2)变频器作为主机，使用广播地址发送命令到从机，从机不应答。(3)用户可以通过用键盘或串行通信方式设置变频器的本机地址、波特率、数据格式。(4)从机在最近一次对主机轮询的应答帧中上报当前故障信息。9.2.3 通讯接口方式 通讯为 RS485 接口，异步串行，半双工传输。默认通讯协议方式采用 ASCII 方式。默认数据格式为：1 位起始位，7 位数据位，2 位停止位。默认速率为 9600bps，通讯参数设置参见 P3.09～P3.12 功能码。
9.3 ASCII 通讯协议 字符结构： 字符结构：位字符框（For ASCII）
(1－7－2 格式，无校验)
起 始 位 停 止 位 停 止 位
(1－7－1格式，奇校验)
08-
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起始 位
奇偶 位
停止 位
(1－7－1格式，偶校验)
起始 位
奇偶 位
停止 位
11位字符框（For RTU）
(1－8－2格式，无校验)
(1－8－1格式，奇校验)
(1－8－1格式，偶校验)
通讯资料结构： ASCII模式
桢头 Address Hi Address Lo Function Hi Function Lo DATA（n-1）„„„„„ DATA 0 LRC CHK Hi LRC CHK Lo END Hi END Lo 起始字符=“：（3AH）” 通讯地址： 8位地址由2个ASCII码组合 功能码： 8位地址由2个ASCII码组合 资料内容： n*8位资料内容由 2* n 个ASCII码组合，高位在前，低位在后,n<=4,最大8个ASCII码 LRC 校验码： 8位校验码由2个ASCII码组合。结束字符： END Hi = CR(0DH), END Lo = CR(0AH)-109-
VCD1000 系列矢量型变频器使用说明书 RTU模式： START Address Function DATA（n-
1）„„„„„ DATA 0 CRC CHK Low CRC CHK High END 通讯地址： 00H：所有变频器广播
（broadcast）01H：对01地址变频器通讯。0FH：对15地址变频器通讯。10H：对16地址变频器通讯。以此类推„„„.，最大可到254（FEH）。功能码（Function）与资料内容（DATA）： 03H：读出寄存器内容。06H：写入一笔资料到寄存器。08H：回路侦测。功能码03H：读出一个寄存器内容： 例如：读出寄存器地址2104H内容（输出电流）： ASCII模式： 询问信息字符串格式 桢头 地址 “： ”3AH “0”30H “1”31H 功能码 “0”30H 功能码 回应信息字符串格式 桢头 地址 “： ”3AH “0”30H “1”31H “0”30H CRC校验码 16-bit CRC校验码由2个8-bit 二进制组合 保持无出入信号大于等于10ms 保持无输入信号大于等于10ms 通讯地址：8-bit 二进制地址 功能码：8-bit 二进制地址 资料内容： N*8-bit 资料，N<=8，最大8个字节
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“3”33H 内容 “2”32H “1”31H “0”30H “4”34H 2104H地址内容 内容
“3”33H “2”32H “1”31H “0”30H “4”34H “0”30H “0”30H “0”30H “0”30H
LRC CHECK
“D” 44H “7” 37H
LRC CHECK
“D” 44H “7” 37H
END
CR 0DH LF 0AH
END
CR 0DH LF 0AH
RTU模式： 询问信息格式 地址 功能码 内容 01H 03H 21H 04H 回应信息格式 地址 功能码 内容 01H 03H 21H 04H 00H 00H CRC CHECK Low CRC CHECK High E8H 4BH CRC CHECK Low CRC CHECK High 0EH 37H
功能码06H：写入一笔资料到寄存器。例如：对变频器地址01H，写P0.02=50.00HZ功能码。ASCII模式： 询问信息字符串格式 回应信息字符串格式
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桢头 地址
“： ”3AH “0”30H “1”31H
桢头 地址
“： ”3AH “0”30H “1”31H
功能码
“0”30H “6”36H
功能码
“0”30H “6”36H
内容
“0”30H “0”30H “0”30H “2”32H “1”31H “3”33H “8”38H “8”38H内容
“0”30H “0”30H “0”30H “2”32H
2104H地址内容
“1”31H “3”33H “8”38H “8”38H
LRC CHECK
“5” 35H “C” 43H
LRC CHECK
“5” 35H “C” 43H
END
CR 0DH LF 0AH
END
CR 0DH LF 0AH
RTU模式： 询问信息格式 地址 功能码 内容 00H 06H 00H 02H 13H 88H CRC CHECK Low CRC CHECK High 25H 5CH CRC CHECK Low CRC CHECK High 回应信息格式 地址 功能码 内容 01H 06H 00H 02H 13H 88H 25H 5CH
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命令码：08H通讯回路测试 此命令用来测试主控设备与变频器之间通讯是否正常。变频器将收到的资料原封不动送给主控设备。
询问信息字符串格式 桢头 地址 “： ”3AH “0”30H “1”31H 功能码 “0”30H “8”38H 内容 “0”30H “1”31H “0”30H “2”32H “0”30H “3”33H “0”30H “4”34H LRC CHECK “E” 45H “D” 44H END CR 0DH LF 0AH RTU模式： 询问信息格式 地址 功能码 内容 01H 08H 01H 02H
回应信息字符串格式 桢头 地址 “： ”3AH “0”30H “1”31H 功能码 “0”30H “8”38H 内容 “0”30H “1”31H “0”30H “2”32H 2104H地址内容 “0”30H “3”33H “0”30H “4”34H LRC CHECK “E” 45H “D” 44H END CR 0DH LF 0AH
回应信息格式 地址 功能码 内容 01H 08H 01H 02H
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03H 04H CRC CHECK Low CRC CHECK High 41H 04H CRC CHECK Low CRC CHECK High03H 04H 41H 04H
校验码： 校验码： ASCII 模式：双字节 ASCII 码。计算方法：对于消息发送端，LRC的计算方法是将要发送消息中“从机地址”到“运行数 据”没有转换成ASCII码的全部字节连续累加，结果丢弃进位，得到的8位字节按位取反，后 再加1（转换为补码），最后转换成ASCII码，放入校验区，高字节在前，低字节在后。对于 消息接收端，采取同样的LRC方法计算接收到消息的校验和，与实际接收到的校验和进行比较，如果相等，则接收消息正确。如果不相等，则接收消息错误。如果校验错误，则丢弃该消息 帧，并不作任何回应，继续接收下一帧数据。RTU 模式：双字节 16 进制数。CRC 域是两个字节，包含一 16 位的二进制值。它由发送端计算后加入到消息中；添加时 先是低字节，然后是高字节，故 CRC 的高位字节是发送消息的最后一个字节。接收设备重新计 算收到消息的 CRC，并与接收到的 CRC 域中的值比较，如果两值不同则接收消息有错误，丢 弃该消息帧，并不作任何回应，继续接收下一帧数据。CRC 校验计算方法具体参考 MODBUS 协议 说明。
通讯协议参数定义：
定义 内部设定参数 参数地址 GGnnH 功能说明 GG代表参数群，nn代表参数号码。对变频器命令（06H）
2000H
0001H：运行命令 0002H：正转运行命令 0003H：反转运行命令 0004H：点动运行命令 0005H：点动正转运行命令 0006H：点动反转运行命令 0007H：减速停机命令 0008H：紧急停车命令 0009H：点动停机命令 000AH：故障复位命令
2001H
串口设置频率命令
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监控变频器状态（03H）
2100H 2101H
读变频器故障码。读变频器状态 BIT0：运行停止标志，0：停止；1：运行 BIT1:欠压标志,1：欠压；0：正常。BIT2:正反转标志,1：反转；0：正转。BIT3:点动运行标志,1：点动；0：非点动。BIT4:闭环运行控制选择，1：闭环；0：非闭环。BIT5:摆频模式运行标志，1：摆频；0：非摆频。BIT6:PLC运行标志，1：PLC运行，0：非PLC运行。BIT7:端子多段速运行标志，1：多段速；0：非。BIT8:普通运行标志，1：普通运行；0：非。BIT9:主频率来源自通讯界面，1：是；0：否。BIT10:主频率来源自模拟量输入，1：是；0：否。BIT11:运行指令来源自通讯界面，1：是；0：否。BIT12:功能参数密码保护，1：是；0：否。2102H 2103H 2104H 2105H 2106H 2107H 2108H 2109H 210AH 210BH 读功能码数据（03H）GGnnH（GG：功能码组号。nn :功能码号）
读变频器设定频率。读变频器输出频率。读变频器输出电流。读变频器母线电压。读变频器输出电压。读电机转速。读模块温度。读VI模拟输入。读CI模拟输入。读变频器软件版本。变频器回应功能码数据。
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读功能码数据（06H）
GGnnH（GG：功能码组号。nn :功能码号。）
写入变频器的功能码数据。
随着对工控产品联网和通信能力要求的提高,RS-485通信因为成本低廉,越来越多的设备,如各种仪表、变频器基本上都带有RS-485接口。而具有RS-485接口设备的通信协议随设备不同而不同,协议间的区别造成不同的产品即使协议电气标准相同通信也很困难。
CJI系列可编程序控制器(PLC)是OMRON公司新近推出的C系列PLC,因其体积小,功能强大,在工业现场应用广泛。CJI系列PLC支持协议宏编程软件CX-Protocol,通过简单地创建与已连接设备的协议相匹配的协议宏较好地解决了上述通信困难。本文采用RS-485总线将强制间歇式沥青混合料搅拌设备冷骨料供给中的6台变频器与1台PLC进行联网,利用在CX-Protocol上开发的协议宏的18个通信序列,实现用单台PLC对6台变频器的通信、实时控制[1]。
2 系统硬件配置
强制间歇式沥青混合料搅拌设备是将冷骨料加热、筛分后,按一定比例投放到搅拌锅中,并加入相应矿粉、添加剂、沥青,混合搅拌均匀后,生产出成品沥青混合料。强制间歇式沥青混合料搅拌设备是沥青路面施工的主要配套设备。LBQ4000型强制间歇式沥青混合料搅拌设备的冷骨料供给由6台3 K W给料机组成,采用6台变频器分别控制其转速,从而控制冷骨料供给的速度和比例。
冷骨料供给控制系统组成如图1所示。PLC为OMRON公司CJ1M系列PLC,CPU为CPU12-ENT,电源模块为PD025,通信单元为CJ1W-SCU41。变频器为艾默生公司的EV1000-4T0037G,触摸屏为OMRON公司NS10-TV00B。触摸屏、PLC装在操作间内,变频器装在配电间内,二者通过屏蔽双绞线连接。
CJ1W-SCU41为串行通信单元,可以在CJ1系列PLC的CPU或扩展机架安装多达16个单元(包括所有其它CPU总线单元),很适合需要安装多串行端口的系统。每个CJ1W-SCU41提供两个串口,分别为RS422/485和RS232C,可以为每个端口单独规定协议宏、Host Link通信、1:N NT链接、串行网关或无协议模式。
3 控制原理及软件编程
协议宏是一种通讯协议,使用CX-Protocol编程软件,只需要定义参数(类似“组态”),就能很简单的实现与具有RS422/485和RS232C端口的设备通信。如图1所示,将PLC串行通信单元CJ1W-SCU41的RS485串口与6台变频器的RS485接口连接后,在CX-Protocol编程软件中创建18个通信序列(分别为1-6#变频器开机、关机、读写频率),将通信序列下载到PLC的通信单元中进行注册。然后利用CX-Programmer软件中编写PLC梯形图程序,使用协议宏指令(PMCR)调用在通信单元中已注册的通信序列,从而实现PLC与变频器的RS485通信。[1]限于篇幅,下面仅介绍1#变频器的通信参数设置和协议宏的创建、注册、调用过程,其它变频器与此相仿。
3.1 变频器通信参数设置
EV1000系列变频器提供的RS-485接口通讯为异步、半双工,默认的数据格式为8-N-1,波特率最高为38400 BPS,通信时,变频器为从机,PLC或上位机为主机,为主从式点对点通信[2]。用从机键盘设置变频器的本机地址、波特率、数据格式,具体通信参数设置见表1。
3.2 变频器通信协议介绍
3.2.1 协议格式
协议格式见表2、表3
“设定数据区”和“运行数据区”在具体协议帧中可能不存在,协议命令列表中标注为“无”。协议的有效字符集为:~、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F及十六进制数0DH。有效命令帧长为14或18字节,响应帧中也有个别情况为10字节,例如:无效命令或数据超限时,相应帧长为10字节。
3.2.2 格式解释
协议中数据格式为ASCII格式,其中帧头为“~”(即16进制7E),帧尾为16进制0D,校验和为帧校验,计算方法为“从机地址”到“运行(或设定)数据”全部字节的ASCII码值的累加和。
3.2.3 协议命令列表
在冷骨料供给控制系统中,主要实现变频器远程开机、停机、设定和监控运行频率,具体涉及的协议命令见表4。
3.3 创建协议宏
3.3.1 通信单元设置
在通信单元上,对串口1(422/485口)进行设置,将终端电阻打到OFF,选择2线式。在PLC编程软件CX-Programmer的I/0设置表中对Port1进行设定,选择Protocol Marco,对Port2进行设定,选择NT Link(1:N)。
3.3.2 新建工程
在CX-Protocol新建工程,设备类型为CJ1M,设定为CPU12,在工程“New Protocol List”创建“CS/CJ”型协议宏。
3.3.3 新建发送、接收信息
新建发送、接受信息,在创建的过程中,只需要按照通信协议格式定义参数即可,无需编程。
例如在1#关机发送信息编辑画面(如图2所示)中,编辑信息名称,填入“帧头”、“帧尾”、“校验码”“地址”参数,数据参数在“Message Editor”进行编辑(如图3所示)。
创建完的1#变频器的开机、关机、读写频率发送信息如图2所示,与此相仿创建1#变频器的开机、关机、读写频率接收信息(如图4所示)。
3.3.4 新建序列
在协议宏下创建变频器的各通信序列(Sequence),如图5所示。在序列的发送、接受信息中引用已创建的发送、接受信息,比如1开机序列,发送信息为“1开机”,接收信息为“1开机收”。
3.4 注册协议宏
在CX-Protocol软件中,PLC在线后,会显示出SCU通信单元(如图6所示),将创建的协议宏下载到通信单元中进行注册。
3.5 调用通信序列
在欧姆龙CX-Programmer软件中编写PLC梯形图程序,使用协议宏指令(PMCR)调用在通信单元中已注册的通信序列。
1#变频器开机调用协议宏的PLC梯形图程序如图7所示。协议宏指令PMCR控制字1的含义为通信逻辑端口为7、物理端口为1、通信单元地址为1 1,PMCR控制字2的含义为调用的协议宏通信序列号为0(1#变频器开)。A202.07为通信端口允许标志,只要通信逻辑端口允许通信,该标志置ON,此时执行PMCR指令,1534.15为协议宏执行标志,执行PMCR指令时置ON,通讯序列完成时置OFF。执行PMCR指令的同时将81.08置OFF,完成1#变频器启动。1#变频器的关机、读写频率的PLC梯形图程序与此相仿[3]。
3.6 变频器操作的人机界面
触摸屏作为人机界面,具有直观、灵活、可靠、操作简便等优点。触摸屏与PLC之间通过通信单元串口2(RS232C)按照NT Link(1:N)协议进行通信。在触摸屏上完成6台给料机的启动、停止、写频率操作,并可以监控6台变频器的当前运行频率。实际运行触摸屏操作界面如图8所示。图中1#变频器运行、设定频率为10Hz,4#变频器运行、设定频率为20Hz,5#变频器运行、设定频率为30Hz,其中2#、3#、6#变频器没有启动,故运行频率均为0Hz。
4 结束语
用协议宏以类似“组态”方式,无需编写特殊的通信程序,就能比较简单地实现与不同公司具有RS422/485和RS232C端口的设备通信,减少了通信程序编写和调试工作量,同时也使通信可靠性得到提高。采用RS-485通信后,PLC和变频器可以分开布置(极大地减少了变频器对控制系统的电磁干扰),而且PLC和变频器之间的现场布线也大为简化,变频器和外部其它设备之间的联锁等功能可以借助PLC这个平台更方便、灵活地实现。该系统投入运行后,稳定可靠,获得用户一致好评,具有较高的实用和推广价值。
参考文献
[1]曹辉等.通信协议宏在RS485总线通信中的应用[J].制造业自动化,2003(11:)56-58
[2]EV1000系列通用变频器用户手册[Z].艾默生网络能源有限公司,2006
国内智能电能表的通讯接口往往采用RS485的端口，这种端口可以建立出有效的多点通讯。但由于智能表的结构复杂且受到的影响因素十分广泛，因而常会发生通讯中断的故障，而现场的工作人员往往由于没有可检测的有效手段，往往直接采用换表的方式加以解决。但是这种直接而简单的方法并不能明确地判断出故障的原因，而换表也不能真正解决这类故障。
一、RS485通信接口的原理与特点
RS485通信接口是一个电气接口，其设计出了一个单对平衡线但多点且双向的通信链路，可以有效地抑制噪声、增强传输速率、拉长传输距离以及能够提高宽共模的一个通信平台。RS485通信接口一般采用主从的方式进行多机通信，其通信距离甚至可以达到上千米。
RS485通信接口的串接方式是采用的OSI开放系统中物理层的协议标准，由于性能优异、组网容易、结构简单被广泛运用于各种智能表中。RS485通信接口可以采用二线和四线连接方式，二线制可以实现多点双向通信，而四线连接则可以实现点对多的通信。
二、智能电能表RS485通讯常见故障分析
许多城市的电网电能表通讯接口普遍采用智能电能表RS485来进行数据采集，因此对智能电能表RS485通讯故障原因的分析是十分必要的。
1、硬件故障分析
当操作进行不当，尤其是一次开关分合闸等操作往往会导致通讯线路受到频繁地瞬间电压冲击时，智能电能表RS485往往会受到剧烈的损坏，从而造成芯片的永久性损坏。而雷击，或者是微弱的静电也同样会给智能表造成芯片方面的极大损坏。此外，当其他原器件发生故障或是隔离电源发生故障时，智能电能表RS485也会发生通讯接口故障。作为一个系统中的一部分，智能电能表RS485会受到接线中线路故障的影响，同时也会受到其他控制器或是并联总线上设备故障的影响，这类问题往往导致的是所有设备通讯的故障。同时，在布线的过程中，由于通讯线较长而用平行线代替双绞线，则极容易引起串模干扰，从而发生严重的通讯故障。并且缺少接地线，也会使智能电能表RS485在干扰电压超出所能承载的范围而造成损坏。
2、软件故障分析
首先，由于智能电能表RS485的规约没有达成一致，而不同的厂家电能表对于智能电能表RS485的接口要求并不相同，往往对数据采集造成困难。而智能电能表RS485的地质或是设置出现错误，也极容易导致数据采集的失败。其次由于智能电能表RS485的芯片型号不同，往往会造成不同强弱的电平，容易影响通讯。此外，波特率设置发生错误或是设置错误也容易导致通讯故障的发生，并且这种故障的发生往往难以查找，通常需要进行通讯口设置的全面排查。再次，由于智能电能表RS485在写入时往往容易发生一些意想不到的差错，最后，当智能电能表RS485在进行操作或运行任务时，可能会暂时关闭通讯，或是在执行任务时被切断往往也容易造成通讯故障，给整个任务造成一些影响，但这种故障并不完全属于通讯故障。
三、智能电能表RS485通讯故障防范措施
1、智能电能表RS485口的多种测试方法
智能电能表RS485的故障往往可以通过各类测试得到体现，这些测试包括电能表测试软件、万用表测量以及通讯口测试器等等。电能表测试软件所能表现的信息量大且测试方法比较可靠，但是要求较高的专业技术，一般供职人员可能难以掌握。而万用表测试则比较简单，直接测量智能电能表RS485端口A对B的电压，处在正常值范围内就达到标准。但是这种测试方法对于软件故障时无法进行测试的。而通讯口测试器则较为多样，并且测试过程还可以分为硬件和软件的测试，实现通用化，从而能够较为准确地定位智能电能表RS485通讯口的故障种类。
2、规范智能电能表RS485的相关规约
由于智能电能表RS485的接口规约存在一定的差异，因而需要在选择智能电能表RS485时需要选择适合电能量管理系统的电能表生产厂家所生产的智能电能表RS485，并且要在使用前先进行测试，然后再选择使用。
而另一个影响智能电能表RS485的是其芯片型号。不同的芯片型号往往会导致端口连接发生故障，并且不同型号的芯片往往会有不同的质量，因而需要一些有着相同信号和高质量的智能电能表RS485芯片来保证使用时不影响正常通讯。
3、规范智能电能表RS485的布线
首先需要将每个通讯接口与不同的电压等级分别相连，避免通讯接口发生交叉问题，从而提高通讯接口的通讯率。其次，在施工安装电缆的过程中，一定要保持电缆对地接线良好，并且确保其屏蔽性能良好，从而减少外界坏境对智能电能表RS485的影响，保证智能电能表RS485能够高效地传输数据信息。同时，在屏蔽电缆中增加一个长线收发器，同样也有利于增强屏蔽效果，从而提高数据的传输能力。最后，在电缆最后一块电能表的末端应将屏蔽电缆直接接地，从而降低整个电缆的负电平，减少电磁场对传输数据的影响。
四、小结
RS485通信接口在国内的电能管理、数据采集系统中得到了广泛的运用，它有利于促进电能量采集向自动化的方向中发展。RS485通信接口为一个较为坚固的通讯连接创造出了可能，其具有高噪音抑制、长传输距离、保护冲突等等优越性，且组网比较简单，在多功能电表和抄表系统中得到了广泛的运用。但只有在合理对其进行布局并采取有效的防护措施以及遵循一定的通信协议，才可能建立起一个真正可靠、能够适应各类需求的。
参考文献
[1]郭飞；陈根永；张德玲；；基于RS485接口的电能计量数据采集[J]；微计算机信息；2007年22期.
[2]刘先虎；RS485在电表通信中的常见问题及解决方案[J]；电测与仪表；2005年03期.
[3]韩丽红. 多功能电能表RS485通信接口常见问题分析[J]. 西北电力技术. 2005（05）.
计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。串行通讯方式具有使用线路少、成本低,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。RS-232-C接口是目前最常用的一种串行通讯接口。由于RS-232-C接口难免有不足之处,主要有易损坏接口电路的芯片,与TTL 电平不兼容性较差,传输速率较低,易产生共模干扰,抗噪声干扰性弱,传输距离有限等。
针对RS-232-C的不足,于是就不断出现了一些新的接口标准,RS-485就是其中之一,它具有以下优点:1) 电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+(2～6) V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2～6)V表示。接口信号电平降低了,不易损坏接口芯片,且与TTL电平兼容。2) RS-485的数据最高传输速率为10Mbit/s。3) 采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干能力增强。4) 最大传输距离标准值为1219.2m。另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。
本文即关于PLC如何通过RS-485与变频器进行通讯。
1 PLC控制变频器
在 PLC与变频器的综合应用中,比较传统的应用一般是使用 PLC的硬接点输出控制变频器的运行及停止,使用多段速度或 D/A输出控制变频器的转速变化,在这种应用方式中,PLC与变频器通过外部接线完成连接,不能进行内部数据的传递;而使用 RS-485通讯控制,仅通过一条通讯电缆连接,无需其他外部接线,不但能完成传统应用的所有功能,还能进行内部的数据通讯,可方便地从变频器中获取所驱动的电动机各种电参数如:运行频率、电流、电压、功率等等,配以人机界面的话,可将上述电参数直接显示在人机界面上。下面介绍三菱的 FX系列 PLC与三菱变频器FR-S540的 RS-485通讯。
1.1 PLC与变频器通讯的硬件连接
三菱变频器有一个称为PU的口,用于连接变频器的操作单元。这个PU口是个RS-485的接口,利用这个接口可以用上位机(PLC或计算机)对变频器进行参数读写、开机、关机、改变运行频率等操作。变频器通过网线与PLC(FX2N)485BD通信板连线如图1所示。首先将通讯板(FX2N-485-BD)接装到PLC相应的接口。RS-485通讯板与变频器(FR-S520S-0.4K-CH(R))两者之间通过网线连接(网线的RJ45插头和变频器的PU插座接),使用两对导线连接,即将变频器的SDA与PLC通讯板(FX2N-485-BD)的RDA连接,变频器的SDB与PLC通讯板的RDB连接,变频器的RDA与PLC通讯板的SDA连接,变频器的RDB与PLC通讯板的SDB连接,变频器的SG与PLC通讯板的SG连接。
2PLC与变频器的编程协议
2.1 通讯协议和数据格式
为了正确地建立通信,必须在变频器的初始化中设置与通信有关的参数,如站号、波特率、奇偶校验等。
以从PLC到变频器的通讯请求数据为例,写入和读出格式为:
其中:*3表示控制代码;*4表示CR(回车符)或LF(换行符)代码;*5规定变频器收到计算机来的数据和传输应答数据之间的等待时间;指令代码由变频器手册给出,对于不同的运行指令有不同的数据;总和校验码是由被校验的ASCII数据的总和(二进制)的最低一个字节(8位)表示的2个ASCII数字(十六进制)。和校验范围从“站号”开始到“数据”结束。
2.2PLC串行数据通讯关键指令
要实现PLC对变频器的通讯控制,必须对PLC进行编程;通过程序实现PLC对变频器的各种运行控制和数据的采集。PLC程序首先应完成FX2N-485BD通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换和变频器应答数据的处理工作。PLC通讯运行程序设计流程如图2所示。该RS指令为使用RS-232C及RS-485功能扩展板及特殊适配器,进行发送接收串行数据的指令数据的格式可以通过特殊数据寄存器D8120设定,并要与变频器的数据格式类型完全对应;通过PLC传送指令把通讯数据装到D200开始的连续单元中;D200:发送数据的首地址(指针);D0:发送数据的字节数(点数),根据协议可以用常数直接指定字节数,在不进行发送的系统中,将数据发送点数设定为K0;D500:接收数据的首地址(指针);D1:数据接收的字节数(点数),根据协议可以用常数直接指定字节数,在不进行接收的系统中,将数据接收点数设定为K0;发送通讯数据时请使用脉冲执行方式,SETM8122即可。
3PLC与变频器的RS-485通讯
3.1 三菱变频器的设置
PLC和变频器之间进行通讯,通讯规格必须在变频器的初始化中设定。变频器的设置如表1所示。
3.2 三菱PLC的设置
三菱FX系列PLC在进行计算机链接(专用协议)和无协议通讯(RS指令)时均需对通讯格式(D8120)进行设定。其中包含有波特率、数据长度、奇偶校验、停止位和协议格式等。在这里对D8120设置为:二进制0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0B,即0C8EH,即数据长度为7位,偶校验,2位停止位,波特率为9600bit/s,无起始符和终结符,没有添加和校验码,采用无协议通讯(RS-485)。
4 软件设计
要实现PLC对变频器的通讯控制,必须对PLC进行编程;通过程序实现PLC对变频器的各种运行控制和数据的采集。有关利用三菱变频器协议与变频器进行通讯的部分PLC程序如图3所示。程序中,当M510接通一次以后变频器进入正转状态。当M511接通一次以后变频器进入停止状态。当M512接通一次以后变频器进入反转状态。当M513接通一次以后读取变频器的运行频率(存入D700中)。当M514接通一次以后写入变频器的运行频率(D400)。
5 结语
本文详细介绍了PLC与变频器的RS-485通讯,应用本设计的变频调速系统在电梯系统、污水处理、纺织行业得到广泛应用。
参考文献
[1]三菱公司FX2N编程手册、三菱变频器FR-S540使用手册、FX通讯用户手册[Z].2001.
