西门子变频器MODBUS通讯

概述

在 MODBUS 通讯中，只有主站可以发起通讯，从站应答。 主站可使用两种方式向从站 发送消息。 一种是单播模式（地址为 1 至 247），此模式下主站直接寻址一个从站；另 一种是广播模式（地址为 0），此模式下主站寻址所有从站。 当从站被寻址并收到消息后，可以通过功能代码得知要执行的任务。从站接收的某些数据 对应由功能代码定义的任务。 此外还包含一个用于错误检测的 CRC（循环冗余校验）码。 MODBUS 从站在接收并处理一个单播消息之后会发送应答，此前提是接收的消息中未检 测到错误。 如果发生处理错误，从站会发送错误消息进行应答。 消息中有如下固定的成 帧字符不可被更改：8 个数据位、1 个奇偶校验位以及 1 个或 2 个停止位。 支持的功能代码 SINAMICS V20 仅支持三种功能代码。 如果收到带有未知功能代码的请求，从站会返回 错误消息。 FC3 - 读保持寄存器 当接收的消息带有 FC = 0 x 03 时，则为 4 字节数据，即 FC3 有 4 字节数据： 2字节为寄存器的起始地址 2字节为寄存器数量 字节 1字节 2字节 3字节 4字节 5字节 6字节 7字节 8 地址 FC （0x03） 起始地址 寄存器数 CRC 高 低 高 低 高 低 变频器的响应 字节 1 字节 2 字节 3 字节 4 字节 5 ... 字节 N*2 - 1 字节 N*2 字节 N*2 + 1 字节 N*2 + 2 地址 FC （0x03） 字节数 寄存器 1 的值 ... 寄存器 N 的值 CRC 高 低 高 低 高 低 FC6 - 写单一寄存器 当接收的消息带有 FC = 0x06 时，则为 4 字节数据，即 FC6 有 4 字节数据： 2字节为寄存器的起始地址 2字节为寄存器值 字节 1字节 2字节 3字节 4字节 5字节 6字节 7字节 8 地址 FC （0x06） 起始地址 新寄存器值 CRC 高 低 高 低 高 低 变频器的响应 字节 1字节 2字节 3字节 4字节 5字节 6字节 7字节 8 地址 FC （0x06） 起始地址 新寄存器值 CRC 高 低 高 低 高 低 FC16 - 写多寄存器 当接收的消息带有 FC = 0x10 时，则为 5 + N 字节数据，即 FC16 有 5 + N 字节数据： 2字节为寄存器的起始地址 2字节为寄存器数量 1字节为字节计数 N字节为寄存器值 异常响应  如果在 MODBUS 请求处理时检测到错误，从站会返回请求的功能代码进行响应，但数据 域中只包含功能代码的最高位以及异常代码。 但是，在全局地址 0 上检测到的任何错误 都不会产生响应，因为所有从站不能同时进行响应。 如果在接收到的消息中检测到错误（例如，奇偶校验错误、CRC 错误等），从站不会向 主站发送响应。 请注意，如果收到带有 FC16 的请求且其中包含一个变频器无法执行的写指令（包括向零 条目中写入），从站即使发送异常响应也仍然会执行其他有效的写指令。 SINAMICS V20 支持以下 MODBUS 异常代码： 异常代码MODBUS 名称含义 01 非法功能代码 不支持的功能代码 – 仅支持 FC3、FC6 和 FC16 02 非法数据地址 查询无效地址。 03 非法数据值 识别到无效的数据值。 04 从站装置故障 从站装置在进行处理操作时发生不可恢复的 错误。 下表列出了异常代码所对应的错误情况： 错误描述异常代码 未知功能代码 01 读寄存器，不在范围内 02 写寄存器，不在范围内 02 过多寄存器（>125）的读请求 03 过多寄存器（>123）的写请求 03 消息长度不正确 03 向只读寄存器中写入 04 写寄存器，参数访问错误 04 读寄存器，参数管理器错误 04 向零条目中写入 04 未知错误 04 变频器基本设置 参数功能设置 P0010 调试参数 = 30: 恢复出厂设置 P0970 工厂复位 可能的设置： = 1: 所有参数（不包括用户默认设置）复位至默认 值 = 21: 所有参数以及所有用户默认设置复位至工厂复 位状态 说明： 参数 P2010、P2021、P2023 的值不受工厂 复位影响。 P0003 用户访问级别 = 3 P0700 选择命令源 = 5: RS485 上的 USS / MODBUS 工厂缺省值： 1（操作面板） P2010[0] USS / MODBUS 波特率 可能的设置： = 6: 9600 bps（工厂缺省值） = 7: 19200 bps = 8: 38400 bps ... = 12: 115200 bps P2014[0] USS / MODBUS 报文间断时间 [ms] 时间设为 0 时不发生故障（即看门狗被禁止）。 P2021 Modbus 地址 设置变频器的唯一地址。 范围： 1 至 247（工厂缺省值：1） P2022 Modbus 应答超时[ms] 范围： 0 至 10000（工厂缺省值：1000） P2023 RS485 协议选择 = 2: Modbus 工厂缺省值： 1（USS） 说明： 在更改 P2023 后，须对变频器重新上电。 在此过程中，请在变频器断电后等待数秒，确保 LED 灯熄灭或显示屏空白后方可再次接通电源。 如 果通过 PLC 更改 P2023，须确保所做出的更改已通 过 P0971 保存到 EEPROM 中。 参数功能设置 r2024[0] ... r2031[0] USS / MODBUS 错误统计 无论 P2023 中选择何种通讯协议，都可以报告 RS485 上的报文信息状态。 r2018[0...7] CO：通过 RS485 上的 USS / MODBUS 接收的 PZD 显示通过 RS485 上的 USS/MODBUS 接收的过程 数据。 P2019[0...7] CI：通过 RS485 上的 USS / MODBUS 发送的 PZD 显示通过 RS485 上的 USS/MODBUS 发送的过程 数据。 P2034 RS485 上的 MODBUS 奇偶校验 设置 RS485 上 MODBUS 报文的奇偶校验。 可能的设置： = 0: 无奇偶校验 = 1: 奇校验 = 2: 偶校验 P2035 RS485 上的 MODBUS 停止位 设置 RS485 上 MODBUS 报文中的停止位数。 可能的设置： = 1: 1 个停止位 = 2: 2 个停止位 映射表  SINAMICS V20 变频器支持两组寄存器（40001 至 40062、40100 至 40522），如下表 所示。 “访问类型”一列中的“R”、“W”、“R/W”分别代表读、写、读/写。 HSW（转速设定值）、HIW（实际转速）、STW（控制字）、ZSW（状态字）为控制数 据。 编程举例  以下程序为计算 MODBUS RTU 的 CRC 的示例。 unsigned int crc_16 (unsigned char *buffer, unsigned int length) { unsigned int i, j, temp_bit, temp_int, crc; crc = 0xFFFF; for ( i = 0; i < length; i++ ) { temp_int = (unsigned char) *buffer++; crc ^= temp_int; for ( j = 0; j < 8; j++ ) { temp_bit = crc & 0x0001; crc >>= 1; if ( temp_bit != 0 ) crc ^= 0xA001; } } }

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参数定标  由于受到 MODBUS 协议中整数数据的限制，在发送变频器参数值之前有必要将其进行换 算。 通过定标可实现这一换算，参数定标是用一个系数乘以带有一位小数的参数值，从 而去除其小数部分。 具体的定标系数见上表。 BICO 参数 在参数处理的过程中会同时在后台进行 BICO 参数的更新。 由于受到寄存器值的限制， 只能向 BICO 参数中写入‘0’或‘1’。 这就表示 BICO 输入始终为静态值‘0’或‘1’。 而其先前 与另一参数的连接则会丢失。 读取 BICO 参数即返回当前的 BICO 输出值。 例如： MODBUS 寄存器号 40200。向该寄存器中写入值 0 或 1 即使其 BICO 输入 P0731 静态等于所写的值。 读取参数即返回 BICO 输出，该输出值存储于 r0747.0。 故障 满足以下三个条件时，变频器会显示故障 F72： P2014（USS/MODBUS 报文间断时间）参数值不等于0。 变频器启动后已从主站接收过程数据。 两次连续的过程数据报文接收的间隔时间超出P2014参数值。