关键词：Modbus RTU； 丹佛斯； Modbus Poll

Abstract: With the continuous innovation of industrial technology, the traditional way of controlling the frequency converter by digital and analog quantity has been gradually eliminated. Using field bus for communication frequency conversion is the development trend. Modbus RTU is widely used in the field of industrial control as a communication protocol with high market share. Modbus RTU communication control with the latest FC300 series frequency converter of Danfoss can effectively help us understand the control process of the whole communication frequency converter by using Modbus Poll simulation software as the controller.

Key words: Modbus RTU; Danfoss; Modbus Poll

1  引言

现场总线技术是现代工业控制的新兴技术之一，相比较于传统的数字量、模拟量控制，现场总线控制成本投入少、控制精度高，后期系统维护、升级也方便。Modbus RTU作为最早期发展起来的总线通信协议在整个控制领域应用广泛，几乎所有的变频器、智能仪表、控制器均支持该协议。因此，介绍一种仿真器Modbus Poll模拟控制器作为主站，通过硬件连接到丹佛斯FC300变频器，进行Modbus RTU控制，实现启动/停止、速度参考值设定、状态反馈值观测等功能，帮助我们真正了解该通信协议控制变频器的过程

2  系统整体实验方案

2.1  硬件平台搭建

将计算机安装上Modbus Poll仿真软件，将USB转485转换器插到电脑USB端口，安装CH340相关驱动，转换器的A端子连接到丹佛斯变频器485通信口的68号端子上，转换器的B端子连接到丹佛斯变频器485通信口的69号端子上，最后将变频器输出连接到我们的实验电机上，将三相电源接通到变频器输入上。从而完成整个实验硬件的搭建，结构图如图1所示。

图1  硬件平台结构图

2.2  通信参数的设置

通信参数分两部分设置，第一部分是Modbus Poll仿真软件通信参数的设置，选择正确的通信串口COM4，设置波特率9600Baud、数据长度8位、奇偶校验设为无校验等，如图2所示；第二部分是FC300变频器的通讯参数设置，为了使Modbus Poll可以和变频器通讯，参数必须保持一致，通过对FC300通讯选件的研究，我们设置如表1所示的参数设置。                                                                                                                                                     

                                    表1  变频器通讯参数设置表

2.3  变频器Modbus协议的研究

     FC300变频器Modbus报文结构（十六进制）如表2所示。

表2  FC300变频器Modbus报文结构（十六进制）

地址字段包含8个位，（十进制），地址的取值范围是0-247（十进制），0为广播模式；1-247对相从站的地址进行寻址。功能字段包含8位数据，有效地代码范围为1-FF，功能字段用于在主站和从站之间发送消息。当从主站向从站发送时，功能字段为主站的控制字；当从从站向主站传送时，功能字段为从站的状态字，各个功能代码功能如表3所示。

                                        表3  变频器功能码含义

除了要知道报文结构，还需要知道每个位控制的含义，通过查阅丹佛斯变频器报文，了解的每一位的具体含义，线圈地址0-31为主站写入用控制位，32-63为从站返回的状态位，如表4所示，我们总结出了常用控制字的数值关系，0x047c为启动控制字，0x847c为反向启动控制字，0x043c为停止控制字,对于速度参考值来说，0-50Hz对应0-4000H线性关系。

                                      表4  线圈功能各个位的含义

最后是关于各个寄存器的地址，丹佛斯变频器所要通讯的Modbus RTU地址为参数号码乘以10减去1（西门子PLC除外），我们总结出实验需要的寄存器地址：启停控制字（50000-1）、速度参考值控制字（50010-1）、电机运行频率反馈（16130-1）、电机运行电流反馈（16140-1）、电机转速反馈（16170-1）。

3  整体测试实验

准备工作完成后，我们进行了实际的现场测试实验，将Modbus Poll与变频器按照设置好的通讯参数进行了连接，通讯成功后，第一个实验是正向启动丹佛斯变频器运行在参考值的50%，打开Modbus Poll的“Read/Write Definition”，选择“06写入单寄存器功能码”，速度参考值控制字（50010-1）设置为2000H（图4）、启停控制字（50000-1）设置为0x047c（图5），发送后进行观察，运行结果表明（图6），丹佛斯变频器可以按照设置好的参数运行，同样的道理，如果让变频器反向运行在参考值的75%，仅仅将启停控制字变为0x847c，速度参考值变为0x3000，通过Modbus Poll发送给变频器即可（图7）。

除了可以通过Modbus Poll对电机进行控制，电机运行的各个参数状态也可以通过Modbus Poll进行观察，电机运行的时候，将寄存器频率反馈（16130-1）、电流反馈（16140-1）、转速反馈（16170-1）用Modbus Poll“03读保持寄存器功能码”进行读取，得到反馈回来的数值为25.1Hz、0.52A、750RPM，与实际现场的运行参数（图6）保持一致，从而完成了对变频器各个状态的读取。

4  总结

   通过模拟实验，我们有效的了解到了Modbus Poll与丹佛斯FC300变频器Modbus RTU通信的整个过程，在实际的工业现场，无论控制器是用PLC、触摸屏还是智能仪器仪表，控制原理和方法均是一样的。本文可以帮助我们去理解和掌握该通信变频的使用，对于提高个人技能，实现企业技术革新具有一定的意义。

参考文献：

[1]满建江.丹佛斯变频器Modbus通讯[M].济南恒创科技发展有限公司,2012.

[2]韩岳平，黄立新. Danfoss FC300变频器与S7-300PLC的数据通信[J]. 自动化技术与应用，2010,5:123-126.

作者简介：

张刚（1991-），男，山东省潍坊市人，研究生学历，研究方向：工业自动化

田立鹏（1994-），男，山东省青州市人，本科学历，研究方向：计算机控制

赵忠帅（1990-），男，山东省青州市人，本科学历，研究方向：计算机控制

张琪（1993-），男，山东省青州市人，本科学历，研究方向：电气自动化