1. 方案选择
随着控制系统向分散化、网络化的方向发展 , 利用串行通讯控制变频器运行 ,可以使系统的结构变得更为灵活 ,降低系统的布线成本 ,提高抗干扰的能力 ,容易获取变频器详细的故障诊断信息 ,也便于和控制系统的主控设备相集成。基于这些我们小组讨论决定采用串行通信调速这个方案。希望通过这次课程设计，对变频器有更深的了解，熟悉Modbus通信协议及其具体应用。
具体的方案：利用PC机通过串口调试软件与ACS400变频器实现通信。系统框图如图1。
PC232485ACS400变频器Modbus协议图1 基于串行通信调速系统框图
调试软件
2. 通讯协议
ACS400 的串行接口通道1 的物理接口是RS - 485,采用Modbus 通讯协议。Modbus 是为Modicon PLC 与其它自动控制设备的集成而设计的 ,具有 PLC 的结构特性。在使用Modbus 通讯协议进行串行通讯控制时 ,ACS400 变频器在网络中就相当于一台 Modicon 的PLC。Modbus 通讯协议规定 ,2 台测控设备之间在进行数据通讯时分别设置为主模式和从模式 ,由主设备向从设备发出查询请求 ,其格式为:
设备地址 功能代码 所要发送的数据 错误检测域 例如将07D0写入站点01地址为0001的寄存器： 设备地址 功能代码 所要发送的数据 错误检测域 01 06 00 01 07 D0 DB A6 ACS400 将所有的传动参数、控制和状态信息都映像到了 4xxxx 寄存器区域 ,这些寄存器区域可以被外部设备读、写 ,从而实现对变频器运行的监测与控制。
传动参数映像到 4xxxx 区域 ,其中: 400012——40099 用于传动控制寄存器 401012——40199 用于参数 01 组实际值 402012——40299 用于参数 02 组实际值
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403012——40399 用于故障和报警信息 499012——49999 用于起动数据
注意：Modbus信息中的所有数据地址都以0为参考。第一个发出的数据的数据项从0开始。例如： ◇可编程控制器中已知为1的“线圈”，在Modbus信息中被编址为“线圈”0000。 ◇“线圈”127（十进制）的地址为007E（十六进制，十进制是126）。
◇保持寄存器40001在信息中被编址为寄存器0000。功能区的编码已经确定这是一个针对“保持寄存器”的操作，所以“4XXXX”的参考点也是固定的。 ◇保持寄存器40108的地址是006B（十六进制，十进制是107）。
ACS400 支持的Modbus 功能代码分别是:
03 读存储寄存器 06 预置单个寄存器 16 预置多个寄存器
3. 操作步骤及实验数据 1）、设置变频器实现Modbus 串行通讯
ACS400有两个串行通讯（或通道）；通道0和通道1.通道1是标准的Modbus，通讯参数由用户自己设定。如果想通过Modbus控制ACS400,那么起停指令和（或）频率给定等参数，必须设定为由通道1控制。通道0专门用于操作盘：ACS-PANhe ACS100-PAN,也可用于DrivesWindowPC工具。
因此，在使用通道1传输控制命令之前，应设定通讯参数组中5006 COMM COMMANDS为STD MODBUS。经过我们实验采用如表1列出的操作步骤比较理想。
表1：设置变频器实现Modbus 串行通讯操作步骤 代码 名称 设定值 说明 PROTOCOL SEL(协议选5005 择) 2（STD MODBUS） 激活Modbus通信协议 COMM COMMANDS(通讯指指令来自通道1，标准Modbus通讯5006 令) 1(STD MODBUS) 协议 EXT1 COMMANDS(EXT1命1001 令） 10（COMM） 起/停和方向信号来自串行通讯 EXT2 COMMANDS(EXT1命1002 令） 10（COMM） 起/停和方向信号来自串行通讯 1003 DIRECTION(方向) 3（REQUEST） 双向 1102 EXT1/EXT2 SEL 8(COMM) EXT1/EXT2由串行通讯选择 1103 EXT1 REF1 SELECT 8(COMM) 给定值1来自串行通讯 1106 EXT1 REF2 SELECT 8(COMM) 给定值2来自串行通讯 1601 RUN ENABLE 6(COMM) 允许运行信号来自串行通讯 第6页，共6页
步骤 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 1604 FAULT RESET SEL 7(COMM) 1607 PAPAM SAVE 1(SAVE) 注意：在修改参数时应将9902设定为1（标准ABB宏）。 2）、使用状态字启动变频器，一般采用6个步骤：
表2：使用命令字起动变频器操作步骤
控制字 cw=0000 0000 0000 0110 cw=0000 0000 0000 0111 cw=0000 0000 0000 1111 cw=0000 0000 0010 0111 cw=0000 0000 0110 0111 说明 故障复位指令来自串行通讯 将修改后参数立即存储到永久存储器中 Step1 Step2 Step3 Step4 Step5 Step6 写入该值，变频器状态变为READY TO SWITCH ON（具备合闸条件） 等待最好少100ms在进行下一步 写入该值，变频器状态变为READY TO OPERATE（准备就绪） 写入该值，变频器起动，但并不加速。变频器状态变为OPERATION ENABLED（允许运行） 写入该值，积分器（RFG）输出解锁，状态变为RFG：ACCELERATOR ENABLED（允许加速） 写入该值，积分器（RFG）输入解锁，状态变为OPERATING（运行）。变频器将加速到给定值并跟随给定值变化 注意：这只是配置命令字启动的一种方式 2）无校验，停止位2位
3）计算机发送时，最好不要发校验位，校验位由软件自动生成，如图所示，CRC高位在后，即“高位在前”不能勾。
4）计算机RS232口串口注意2，3脚交换，否则在进入rs485时发送端口反调以后，发送将发不出去。
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表3：控制字各个位表示意思 位 0 值 1 0 1 1 0 1 2 0 0-1 0 1 0 1 描述 进入允许运行状态（READY TO OPERATE） 急停。停车曲线参照2203 DECELER TIME 1。急停1有效；如果没有其他急停OFF2,OFF3,则允许合闸READY TO SWITCH ON (急停OFF2无效)继续运行 急停，按惯性停车。急停2有效；进入禁止合闸状态SWITCH-ON INHIBITED (急停OFF3无效)继续运行 急停。停车曲线参照2205 DECELER TIME 2。急停3有效；进入禁止合闸状态SWITCH-ON INHIBITED 进入允许运行状态 OPERATION ENABLED（注意：相关的DI信号也必须有效，见参数1601 RUN ENABLE） 禁止运行。进入禁止运行状态 OPERATION INHIBITED 未用 正常运行，给定积分器解锁 RAMP FUNCTION GENERATOR;加速器工作ACCELERATOR ENABLED （给定积分器输出保持） 正常运行，进入运行状态 OPERATING 第6页，共6页
3 4 5 6
7 8-10 11 12 0 0-1 0 1 0 积分器输入强制为0 故障复位（进入禁止合闸状态SWITCH-ON INHIBITED） （正常运行） 未用 选择外部控制2（EXT2) 选择外部控制1（EXT1) 未用 当给定值为1（40002），相应的地址为0002-1=0001；当给定值为2（40003），
相应的地址为0003-1=0002。 3）、参数的设置：采用COMM，无AI1的修正。其中现场总线给定值5000（换算成16进制为1388），相当于满量程的25%（即50Hz*25%=12.5Hz）。
以保持寄存器40002为例： 发送指令：01 06 0001 1388 ；自动生成CRC码：D55C
显示接受指令：01 06 0001 1388 D55C ；
4）、最后想看有没有写成功，就要通过读指令访问实际值（由一个16位的字构成，含一个标志位和15个数据位。负值代表反转，通过计算正值的补码求得。）。
因为主要是控制频率，所以用保持寄存器40005（实际输出频率）。另外还有40006（实际输出电流）。
发送指令：01 03 0004 0002 ；自动生成CRC码：85CA 显示接受指令：01 03 04 04E2 0003 1B34 ；
其中04E2（换算成10进制为1250）表示输出频率1250Hz/100=12.5Hz： 0003（换算成10进制为3）表示输出电流3A/10=0.3A 5）、
表4：实验数据记录 实际转速发送指令 接收指令 发送内容说明 （r/min） 写寄存器的值为5000对应01 06 00 01 13 88 D5 5C 01 06 00 01 13 88 D5 5C 50Hz的25% 372 01 03 04 04 E2 00 03 1B 实际频率:12.5Hz 实际电01 03 00 04 00 02 85 CA 34 流:0.3A 写寄存器的值为10000对应01 06 00 01 27 10 C2 36 01 06 00 01 27 10 C2 36 50Hz的50% 749 01 02 04 09 C4 00 04 B9 实际频率：25Hz 实际电流：01 03 00 04 00 02 85 CA 91 0.4A 写寄存器的值为15000对应01 06 00 01 3A 98 CB 00 01 06 00 01 3A 98 CB 00 50Hz的75% 1124 01 03 04 0E A6 00 04 19 实际频率：37.5Hz 实际电01 03 00 04 00 02 85 CA 3B 流：0.4A 01 06 00 01 4E 20 EC 72 01 06 00 01 4E 20 EC 72 寄存器的值为20000对应1499 第6页，共6页
通信课程设计——ABB 通讯示例
