1、自动化技术与应用 2012 年第 31 卷第 11 期Techniques of Automation 变频器 ;Modbus中图分类号 :TN911.7 文献标识码 :A 文章编号 :1003-7241(2012)11-0053-05Design of MCGS Touch Screen and Inverter Direct ModbusCommunication ControlDOU Xiao-ming, HUANG Xiao-wei( Changzhou Sujun Electronics Co., Ltd. Changzhou 213164 China )Abstract: This
2、 paper Elaborates the design and practice of the MCGS touch screen with Huichuan converter Modbus communica-tion control system. In the analysis of communication protocol based on Modbus, a set of frequency converter based ontouch screen and a communication control system is designed, and through th
3、e implementation of the project. The wholesystem is designed feasibility. It provides an efficient solution for system design, development and upgrade.Key words: touch screen; inverter; modbus1 引言随着工控网络技术的迅速发展和广泛应用 , 上位机与下位机的主从式工作方式更多地为各种智能化工业控制系统所采用 , 因此 , 可靠地实现上位机与下位机的串行通信已成为工控自动化系统得以实现的一个非常重要的条件。
4、在以前的工控系统中 , 为了成本考虑 , 会采用文本作为操作界面 , 数据单调 , 乏味 , 人际交流有限 , 现在 ,MCGS 公司的 TPC 系列触摸屏作为一种最新的输入设备 , 它界面色彩丰富 , 软件开发简单、 方便 , 人机交互友好。 采用 WINCE 操作系统 ,可以通过 USB、 RS232串口、 R S 4 8 5 接口进行外部设备通讯 ,是一台标准的小型计算机 ,它有坚固耐用、 反应速度快、 节省空间、易于交流等许多优点。 利用这种技术 , 只要用手指轻轻地指碰触摸屏上的图符或文字就能实现对主机操作 ,从而使人机交互更为直接了当 ,这样极大地方便了操作机器的用户。另外 , 在
5、对 变频器的常规控制中 , 以前常用的方式是采用 P L C 加模块对变频器进行控制 ,一般需要占用了 P LC 较多的输入、 输出点数 ,同时还需要添加 A/ D和 D/A 转换特殊功能模块。 这种控制模式增加了变频器的控制成本。 另外 ,变频器还需要繁琐的控制线路配线 , 由此还影响了变频器的运行稳定性 , 增添了维护和排除故障的困难 1。 随着触摸屏技术和变频器技术的发展 ,在触摸屏上设计组态界面及运行脚本 ,运用 R S4 8 5行业应用与交流Industrial Applications and Communications 自动化技术与应用 2012 年第 31 卷第 11 期54
6、 | Techniques of Automation 2) 汇川 MD320 变频器需要安装 RS-485 通讯卡 ,型号为 MD32-485;3) 触摸屏与汇川 MD320 变频器、 DAM-3043 测温模块之间使用 RS485 通讯接线 ,如图 1 所示 ;汇川变频器的控制面板有专门的扩展卡接口 , 断电后 , 把 M D 3 2 - 4 8 5 通讯卡插到扩展卡接口上 , 即完成了汇川变频器的 R S4 85 通讯扩展 (如图 2 所示 ),再配备 1 根带屏蔽的双绞线通讯电缆 , 将变频器 485 通讯接口同 TPC7062K 触摸屏的 9 针 D 型母头安照图 1的连接方式相连接
7、 , 就能够实现触摸屏与变频器的图 1 触摸屏与 MD320 之间的 RS485通讯接线图 2 RS485 扩展板卡的安装RS485 通讯。3 系统控制要求(1) 利用触摸屏与变频器的 RS485 串行通信 ,控制变频器的正转、 反转、 停止运行 ;(2) 能在触摸屏上改变变频器的运行频率 2;(3) 在触摸屏上显示变频器的运行频率、 电流、电压 ;(4) 在触摸屏上实时显示当前干燥箱 1# 至 8# 的温度 ,并能对所有温度进行历史查询和报警处理。4 通信设置在触摸屏与变频器的串行通信中 , 通信双方必须遵守相同的通信协议 ,触摸屏通信格式通过设置 “设备窗口” 来实现。变频器的通信格式通过
8、设置相关的通信参数来实现。4.1 触摸屏通信格式的设置首先打开 M C G S 嵌入版组态环境 ,点击 “设备窗口” ,双击打开 “设备窗口” 图 a ,点击 “设备管理” ,添加 “通用串口父设备” 和 “标准 ModbusRTU 设备” ,如图 3、 4 所示 :图 3 子设备和父设备连接行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化技术与应用 2012 年第 31 卷第 11 期Techniques of Automation & Applications | 55然后建立 “通用串口父设备” , 下挂三个 “标准ModbusRT
9、U 设备” 子设备。 设置 “通用串口父设备”通讯参数设置按默认值设置 ,如下表 1:其中通用串口父设备通讯参数设置应与 MD320 变频器的通讯参数相同 ,否则无法正常通讯。建立 “通用串口父设备” , 并下挂三个 “标准ModbusRTU 子设备” ,如图 5 所示。 并对通用串口父设备按照表 1 规定的通讯参数进行设置 ,如图 6 所示。图 4 通用串口父设备设置表 1 “通用串口父设备” 通讯参数表 3图 5 设备窗口的进入接下来 ,对 “标准 ModbusRTU 设备” 进行设置 ,首先 ,双击 “设备 0” 进入子设备 ,点击 “设置设备内部属性”。 在查看变频器停机 / 运行参数
10、表及控制命令输入表的基础上 ,增加通道 ,如 :变频器中地址 H1001 为变频器的 “运行频率” ,增加该通道时 ,寄存器类型选择 “ 4区 输出寄存器” 进行读写 ,数据类型为 “ 16 位无符号二进制数” ,寄存器地址为 “ 4097” ,通道个数为 “ 1” ,如图 7、 8 所示。图 6 通讯设备选择表 2 MD320 变频器停机 / 运行参数表 4表 3 MD320 变频器控制命令输入表 :( 只写 )行业应用与交流Industrial Applications and Communications 自动化技术与应用 2012 年第 31 卷第 11 期56 | Technique
11、s of Automation & Applications图 7 增加通道设置图 8 增加所需的通道4.2 变频器的通信相关参数设置MD320 系列变频器与上位机触摸屏进行串行口通讯时 , 需要 M o d b u s 协议通信格式支持 , 系统采用M o d b u s R T U 模式 , R T U 模式通讯格式简便 5 。校验方式 -CRC 校验方式 :CRC(Cyclical Redun-dancy Check)使用 RTU 帧格式 ,消息包括了基于 CRC 方法的错误检测域。 CRC 域检测了整个消息的内容。 CRC 域是两个字节 ,包含 16 位的二进制值。 它由传输设备计算后
12、表 4 RTU 帧格式表加入到消息中。 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 ,如果两个 CRC 值不相等 , 则说明传输有错误。CRC 是先存入 0xFFFF,然后调用一个过程将消息中连续的 8 位字节与当前寄存器中的值进行处理。 仅每个字符中的 8Bit 数据对 CRC 有效 ,起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。CRC 产生过程中 ,每个 8 位字符都单独和寄存器内容相异或 (XOR),结果向最低有效位方向移动 ,最高有效位以 0 填充。 LSB 被提取出来检测 ,如果 LSB 为 1,寄存器单独和预置的值相异或 ,如果 LSB 为 0,则不进行。整个过
13、程要重复 8 次。 在最后一位 (第 8 位 )完成后 ,下一个 8 位字节又单独和寄存器的当前值相异或。 最终寄存器中的值 ,是消息中所有的字节都执行之后的 CRC 值。(1) 变频器通讯参数设置见表 5。(2) 通讯调试。1) 通信参数必须在变频器初始化中设定 ,如果没有初始化设定或有错误设定 ,将不能通信。2 ) 设置参数后 ,须将变频器断电再送电 ,以使参数设置生效。 通讯连接方式 :TPC 与设备之间采用标准的 RS485 通讯。表 5 变频器通讯参数设置表图 9 触摸屏操作界面行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化技
14、术与应用 2012 年第 31 卷第 11 期Techniques of Automation & Applications | 57作者简介 : 窦小明 (1967-), 男 , 工程师 , 主要从事电子工程设备技术的研究。3) TPC7062K 触摸屏与设备通讯之前 ,必须保证通讯连线正确连接 6。调试以 1 号电机为例 ,通过触摸屏可以修改变频器寄存器 4WUB4097 的值 ,通过 RS485 串行通讯传送给MD320 变频器 ,就能实现对交流电机转速的改变 ,修改变频器寄存器 4WUB8192 的值可以控制变频器的运行方式 ,通过寄存器 4WUB4098、 4WUB40994、 4W
15、UB4100可以在触摸屏上实时监控、 显示变频器的母线电压、 输出电压和输出电流值。5 结束语触摸屏采用 RS485 通信方式对变频器进行直接控制 , 其接线简单、 抗干扰性强、 传输距离长、 成本低和可靠性高。 在控制多台变频器时 , 只需增加一块R S 4 8 5 通讯模块即可实现多台变频器的控制 ,成本低 ,实用性高 7。 同时 ,通过触摸屏界面操作 ,使得变频器参数的设定和监控变得更加方便、 简单。参考文献 :1 李正杰 .浅谈变频器使用中应注意的问题 J.机器人技术与应用 ,2007,(24):211-212.2 张豪 .基于 MODBUS 通讯协议的三菱 PLC 控制台达变频器的研
16、究 J.科技资讯 ,2009,(26):16-17.3 北京昆仑通态软件科技有限公司 .mcgsTpc 高级教程Z. 2010.4 深圳市汇川技术有限公司 .MD320/MD320N 系列变频器用户手册 串行通讯协议篇 Z.2010.5 蔡晓燕 .基于 Modbus 协议实现单片机与 PLC 之间的通讯 J.PLC&FA,2005,(7):70-72.6 陈硕 .基于 WinCE 平台的 Modbus_TCP 通信设计与实现 J.Proceedings of the 30th Chinese Control Conference,2011,(7):22-24.7 肖林 .基于 Modbus 协
17、议的 PLC 多路温度控制系统的实现 J.河北科技大学学报 ,2011,32(6):594-597.(上接第 48页 )作者简介 : 王刚 (1980-), 男 , 讲师 , 硕士 , 主要从事广义系统稳定性和电力传动等方面的研究。S7-200PLC 主要采用的是串行异步通信的方式 ,其串行通信接口标准为目前计算机与 PLC 通行最常用的RS232,此接口只能进行一对一的通行 ,而 PLC 所带的串行通行接口为 RS485。 西门子 S7-200PLC 支持点对点接口 PPI 协议 ,它是西门子公司专为 200 系列开发的通信协议 ,内置于 CPU。 PPI 是一种主 - 从通信协议 ,从站不
18、能主动发出信息。 在本控制系统中 ,PPI 主要用于 STEP7软件编程时的下载和上载程序 ,使用 R S 2 3 2 / P P I 或者USB/PPI 多主站电缆连接计算机的 RS232 接口和 PLC的 RS485 接口。6 结束语系统采用西门子 S7-200PLC 作为溴化锂中央空调控制系统的控制模块 ,考虑到 PLC 硬件柔性化、 抗干扰能力强、 控制能力强、 构成控制系统简单、 设计周期短以及可维护性好等特点 , 使得中央空调控制系统功能强、可靠性高 ,和硬件结合即可应用于工业现场。 全文都始终贯穿建立 PLC 应用系统的思想 ,主要分为硬件和软件两大部分 ,包括 PLC 原理概述
19、、 硬件选型、 软件编译和设备通信等。 同时 ,本课题还选用组态王 6.53 做为人机界面 ,使用西门子的 PPI 通信协议通过 RS232/PPI 电缆与PLC 进行通信 ,将溴化锂中央空调控制系统的各种数据采集到计算机 ,操作人员不需要深入生产现场 ,就可以获得实时数据 ,优化控制现场作业 ,提高生产效率。参考文献 :1 李援瑛 .中央空调运行与管理读本 M.北京 :机械工业出版社 ,2007.2 尉迟斌 .实用制冷与空调工程手册 M.北京 :机械工业出版社 ,2002.3 刘磅 ,李信洪 .中央空调系统优化与节能整体解决方案J.2012,2(21):22-25.4 李剑峰 .基于 DDC 自动控制对中央空调系统的节能 J.2012,3(12):57-60.5 王金祥 ,夏江平 ,芮庆忠 .自动化技术在中央空调节能系统中的应用 J.2012,2(6):97-100.6 廖常初 .PLC 编程及应用 M.北京 :机械工业出版社 ,2007.7 严盈富 .监控组态软件与 PLC 入门 M.北京 :人民邮电出版社 ,2007.行业应用与交流Industrial Applications and Communications
