V80系列PLC与变频器通信方式的实现

1 引言 
    作为工控行业的主流产品，PLC与变频器在各种机械设置上的应用可谓无处不在。常见的用法是使用模拟信号（一般是电压）来完成对变频器的控制。这种方法的缺点是成本高，易受干扰（电压方式），控制精度也很难作得很高，而采用通信方式就可以很好地避免这个缺点。本文介绍了V80系列PLC与变频器的通信及其实现方法。
2 V80系列PLC在通信方面的特点
    V80系列PLC是德维森科技（深圳）有限公司开发的一款通用型高性价比的小型可编程控制器（PLC），采用32位高性能CPU芯片和高速逻辑解析ASIC芯片,相对于普通的小型PLC，在通信应用方面具有以下特点
    1、 本机具有双串口：其中一个是RS-232编程口，工作于MODBUS从模式，一般只用于编程和连接人机设备。另一个为RS-485接口，除了具有MODBUS从模式的功能外，还能工作于MODBUS主模式、自由通信模式，具有强大的通信功能。
    2、 具有48K的程序空间，9000个中间接点，9999个内部寄存器，加上极其强大的应用指令，能够方便地编写很复杂的程序，较适合复杂的通信协议。
    3、 V80 PLC的默认通信协议是MODBUS从协议（RTU），内部变量的编址方式也是按照协议进行的，所以在MODBUS通信的应用性上具有*的优势。
3 与兼容标准MODBUS RTU协议的变频通信：
    对于采用MODBUS RTU从协议的设备，可以把V80系列PLC的串口2设置成MODBUS主模式与其进行直接互连。下面以东元7200MA变频器为例，说明V80系列PLC与与变频器的通信及其实现方法：
    东元7200MA变频器采用了MODBUS RTU从协议，通信数据格式描述如下：
    在MODBUS RTU 模式的通讯协议中，一个信息（Message）由4 个部份组成：Slave 地址、功能码、数据及CRC-16数据校验，并依序送出。每一个信息的开始与结束，皆以3.5个字符（Character）的间隔时间来做识别。


仅使用三种命令：读取、回路测试及写入。  

    东元7200MA变频器采用了部分MODBUS从协议，支持03、10H两种命令，对于V80系列PLC而言，也就是读写寄存器4XXXX命令，是可以与V80直接连接的，而V80_PLC的M_BUS指令已经封装了这些数据过程。因此，只需关心如下参数即可：
1、 读写类型及设备地址。
2、 目标设备的寄存器（线圈）号，本地存放数据的寄存器（线圈）号，信息长度。
3、 通信间隔，也就是完成两次通信所需的时间。
4、 通信参数，如波特率、奇偶校验位、通信超时时间等
编写以下程序即可实现与东元7200MA变频器的通信。

    假设东元变频器上的设备地址为1，上图的程序完成了这样功能：把PLC内部41100～41115变量的内容，写到东元变频器寄存器区域偏移为00～015的寄存器，中间继电器01000每次从0变为1，双方通信一次。注意，在之前要对PLC进行参数设置，可参见V80系列PLC的软件手册。
4 与其它协议的变频器通信：
    对于不兼容标准MODBUS RTU协议的变频器，可以采用自由通信功能块实现。相对于M_BUS指令，自由通信要灵活得多，类似于跟一些语言（如C语言）的编程模式。用户具有一定的通信编程经验，并准备好如232->485转换器、串口监控软件等调试工具。
    下面以正弦SINE003系列变频器为例，说明V80PLC的自由通信协议编程方法。正弦SINE003系列变频器的通信格式如下：
数据包格式

异或校验 
数据含义：数据帧从机地址至数据信息的异或结果。既第 2字节与第3字节异或的结果，再与第4字节异或，以此类推至第13字节。 
数据类型： 16进制，单字节。 
发送方式：将校验和字节的高 4位和低4位拆分并转换为ASCII码，先高后低发送。 
结果处理：当校验结果小于等于 1FH，则校验结果加20H。
    该通讯协议采用ASCII码表示传输内容，用STX（02H）、ETX（03H）作为开始和结束标志。首先，把数据转换成ASCII码，V80系列PLC提供了ASCBIN及BINASC指令，来完成 “0～H”这十六个ASCII数字与十六进制码的互换。

    当发送脉冲产生时，各数据被换成ASC码并存放在发送缓冲区中，每个二进制码转换后占二个字。
    SINE003采用异或校验，只针对ASC码部分，程序如下：

    然后，对异或结果进行判断，小于1FH则加20H，之后用字组拆分指令“PACK”把它拆成两个字节，按先高后低填到发送区。下面是发送和接收程序。

    发送程序只需填一个发送长度即可，在发送的同时打开接收，接收程序使能开始字符和结束字符，并填好开始字符和结束字符，可参见V80系列PLC的软件手册，这样当接收到“02H”就认为是一帧的开始，接收到“03H”就认为是一帧的结束。也可以结合其它条件判断，如字符超时等，各种状态都可以在状态位里体现。
    接收到完整的一帧后，状态位会有状态指示，然后把接收回来的数据进行校验，并重新转换成十六进制，既可进行相应处理。
5． 结束语
    本文分别以东元7200MA变频器和正弦SINE003系列变频器为例，说明V80系列PLC的MODBUS RTU协议和自由通信协议的编程方法，并详细介绍了V80系列PLC与变频器的通信及其实现方法。采用这种方案，可以大大地节省成本，并具备高可靠性。