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Unity Quantum与ATV&ATV变频器的Modbus plus通信网络

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Unity Quantum与ATV61＆ATV71变频器的Modbus plus通信

Quantum Modbus Plus Communication with ATV61&ATV71 Edition：2009—1

安全信息

重要信息

注意： 在尝试安装、操作或调试设备之前,请仔细阅读下述说明并通过查看来熟悉设备。下述特别信息可能会在文本其他地方或设备上出现，提示用户潜在的危险和注意事项，或提供阐明或简化某一过程的信息。

这是“警告”的符号.警示用户潜在的危险和必须要遵守的规则，如果不遵守使用说明，可能导致调试失败、人身伤害甚至设备损坏。

这是提醒“注意”的符号。提醒用户需要注意的操作说明。请遵守所有带此符号的注意事项，以避免不必要的调试错误。

“警告”表示可能存在危险,如果不遵守,可能导致严重的人身伤害甚至死亡，或设备损坏。
警告

注意

“注意”表示需要注意的操作，如果不遵守，可能导致调试失败。

目录
1。 Modbus Plus 概述 4
1.1 Modbus Plus协议结构和类型 4
1.2 Modbus Plus 的体系结构 4
1.2。1 布局/连接方法 5
1。2.2 连接 5
2. Modbus Plus网络操作 6
2。1 ModbusPlus地址和令牌网 6
2。2 直接数据和全局数据 6
2。3 Quantum通过MB+与PLC 与ATV61/ 71的数据交换 6
3。 Modbus Plus通讯卡 7
3.1 Modbus卡的外观 7
3.2 地址跳线的方法 7
3。3 9针SUB—D母接头 7
3.4 电缆连接附件 7
3。5 Modbus Plus 卡的通讯参数设置 8
3。5。1. 访问Modbus Plus卡参数 8
3.5。2。 Modbus Plus参数设置 8
4. Unity—Pro的硬件设置网络组态 8
4.1 添加网络 8
4.2 通讯设置 9
4。3 设置Peer Cop和全局变量 10
4。4 组合模式为组合通道时的变频器参数设置和编程实例 12
4.5 组合模式为隔离通道时的变频器参数设置 12
4.6 ATV71变频器IO模式的参数设置 13
5。 示例程序 13

本节首先介绍了Modbus Plus现场总线和协议结构、类型等相关知识，并通过昆腾PLC与变频器ATV71的通讯实例,演示了ATV61/71变频器进行Modbus plus通讯时变频器的参数设置和接线等操作过程.
1。 Modbus Plus 概述
Modbus Plus 是一种针对工业控制应用的本地局域网系统。网络化的设备能够在工厂中与远程设备交换控制和监测信息。 Modicon 公司支持 Modbus Plus 的产品包括可编程控制器和网络适配器。该网络也被其它制造商的很多产品所支持。
每一个 Modicon 控制器都能从其前面板上的端口直接连接到 Modbus Plus 。其它的网络可通过安装在公用背板上的网络选件模块进行访问。
网络还为 I/O 子系统服务提供一种有效的方式. Modicon Modbus Plus 分布式 I/O (DIO） 连接适配器和可放置于远程的端子块 I/O (TIO) 模块可以用来对现场设备进行控制。
每一个网络设备都支持最多 64 个可寻址节点设备。最多 32 个节点可直接连接到 1500 英尺 ( 459 米 ） 长的网络电缆上.使用重发器可以将距离延长至最大 6000 英尺 ( 1800 米 ） 和最多 64 个节点。光纤重发器可实现更长的距离。
Modbus Plus的选择基于以下特点 ：
l RS485 物理层.
l 令牌—type 连接层 （802.4标准）。Modbus Plus的访问方法：令牌传递总线 （使用令牌的逻辑环）. 访问程序为多主机类型. 为一确定性网络。
l Modbus Plus能够支持 Modbus。
Modbus Plus由施耐德公司支持.这是一个全球化的现场总线网络，在法国用的比较多。主要应用在诸如 PLC 、变频器、驱动器等产品上。目前,在全球建立了大约 100,000多个网络， 100,000多个Modbus Plus网点,大约80，000个与PLC连接。
1.1 Modbus Plus协议结构和类型
ISO/OSI的7层模型定义了7个协议层及各层功能，为制定工业标准提供了依据.
依据此模型，Modbus Plus包含:
1、物理层（PHL）
2、数据链路层（DLL)
3、网络层（NL）
4、传输层(TL）
7、应用层（AL)
1.2 Modbus Plus 的体系结构

图7-6—1 Modbus Plus 的体系结构图
ModbusPlus主干线的订货号: 490NAA271 0X ，其中X : 由长度决定。
1。2.1 布局/连接方法
任意两个用户间的电缆最短长度为3 米 (包括分接头电缆）。
任意两个用户之间最多可有3 个转发器.
对于转发器 ：最多为32个用户时，包含转发器的网络部分长度最大不可超过 450米。
对于路由器 ：通过“Bridge Plus BP85“使两个Modbus Plus网络相互连接. 电缆连接2个用户时最大可有4个路由器.
两个终端间的最大距离 （通过转发器和路由器） 为 1800米。

图7-6-2 连接图
1.2.2 连接
网络由屏蔽的双股电缆组成，这些电缆直接连接到不同的相邻用户，网络中每个用户从1到64个地址由使用者分配（转换或通过软件配置）,每个用户均装有一个发光二极管。
数据传输速度：1兆字节/秒
当运行或者发现错误发光二极管会有不同的闪光信号。如下 ：
l 6次闪光/秒 ：用户处于正常运行状态。 用户接受并传送令牌。
l 1次闪光/秒 :当加电或从另一个使用相同地址的用户看到信息后用户立即下线工作（不 允许有重复地址）。在这种状态下用户检查网络并创立一个活动用户桌面和拥有标识的用户桌面。这种状态保持5秒钟然后试着返回到正常运行状态。
l 2次闪光接着二极管熄灭，时间间隔为2秒.用户之间可以传输令牌但不能接收。检查网络有无断路或短路，或者错误连接。
l 3次闪光接着二极管熄灭,时间间隔为1.7秒。用户看不到其他任何用户。周期性地请求令牌但找不到传送用户。检查网络是否有断路或短路,或其他不正确的连接。
l 4次闪光接着二极管熄灭，时间间隔为1.4秒。
用户看到其他使用相同地址并作为第一用户所传送的正确信息，当出现重复地址时用户处于下线状态。如果重复地址出现时间不超过5秒钟，用户可类似于1次闪光/秒时的情况进行处理。
2. Modbus Plus网络操作
2.1 ModbusPlus地址和令牌网
ModbusPlus属于多主机类型操作，总线上通过地址识别Modbus Plus网络用户（独立于总线的物理地址，总线的物理地址由用户定义)，地址范围从 1 到 64,但用户被独立置于总线上并且.一个用户只能有一个地址.
所有用户形成了一个逻辑环,当收到令牌后每个用户获得网络的访问权限。
令牌是一组二进制代码“位”，在地址环中连续循环.在网络中令牌是唯一的。不能经过路由器。
加电的第一个用户获取令牌并对令牌传递顺序初始化.网络经初始化后，每个用户就可知道其他活动用户。每个用户为其他用户建立识别表并且识别出最初得到令牌的用户。令牌循环的顺序按照地址的升序进行的。最后一个用户将令牌传送给第一个用户，然后形成令牌循环。周期性地发送一个新用户检测帧。如果有新用户时将自动重新配置网络（对于使用者是可见的)。
如果用户离开了网络,总线将在100ms内重新配置网络。
如果有新的用户连接，新的用户将在5秒内加入令牌循环。

2。2 直接数据和全局数据
直接数据:用来给一个设备 （Peer Cop接收装置) 传送PLC指令 （由Peer Cop发送）.
在 Modbus Plus 网络中,要发送的直接数据的数量必须与接收的直接数据的数量相同。
全局数据：用来使用一个用户的数据(全局数据发送)，提供给网络上的所有其他希望访问它的用户(全局数据接收）。在 Modbus Plus 网络中，接收的全局数据的数量可以小于或等于发送者可用的全局数据的数量.
在一次交换中，持有令牌的工作站 （PLC 或设备） 可在广播模式时最多发送32字数据给连在网络上的最多为63个的希望接收这些数据的其他设备。接收工作站接收由发送端发出的信息并对其进行存储。令牌循环时每个工作站的操作与上述一样，这些交换是周期性的。

2.3 Quantum通过MB+与PLC 与ATV61/ 71的数据交换

3. Modbus Plus通讯卡
3。1 Modbus卡的外观

图7-6-3 Modbus卡示意图
3.2 地址跳线的方法
MB+卡的地址跳线，拨码开关在上方为0，在下方为1,实际的地址在拨码地址上加1.
拨码开关最右侧的开关用来选择工作模式：拨码开关在上方为ATV71—正常模式（出厂设置），拨到下方为ATV58兼容模式.例：

地址=1×20＋1×23＋1＝10
3。3 9针SUB-D母接头

3.4 电缆连接附件

图7—6—4 电缆连接附件图
3.5 Modbus Plus 卡的通讯参数设置
3。5。1. 访问Modbus Plus卡参数
【1变频器菜单】——→【1。9通讯】 (com-）——→【MODBUS PLUS】 （nbp—)

3。5.2. Modbus Plus参数设置
【Address】（AdrC）—只读，显示跳线设置的地址加1。
【Network time out】（tLP)-Modbus超时报故障时间。
【Peer Cop】（ PrC）-设置是否启用Peer Cop服务。
【Number of registers】( rEG)- Peer Cop服务的寄存器数量.最大值8
【Global Tx】( GLb）—全局变量的数量,最大值8。
【Cdn】(Command station）—PLC的Modbus Plus地址
Modbus Plus通讯参数的修改后立即生效，不需要变频器断电后重新上电
COM。ScannerINPUT/OUTPUT与PeerCop和Global Data的对应关系：
Peer Cop 对应COM。SCANNER OUTPUT中设置的变量。
Global Tx 对应COM。SCANNER INPUT中设置的变量。

4。 Unity-Pro的硬件设置网络组态
设置Unity—Pro的硬件网络组态首先要先添加网络，进行通讯设置，设置Peer Cop和全局变量,组合模式为组合通道时的变频器参数设置和编程实例等等,详述如下:
4.1 添加网络
第一步，在Project Browser 里，在Communication下的Network点击鼠标右键，在弹出的New Network点击鼠标左键

图7-6-5 Project Browser窗口

第二步，在弹出的Add Network对话框中选择Modbus Plus。

图7—6-6 Add Network对话框
第三步，选择完成后点击确定接受网络名：ModbusPlus_1

图7—6-7 Chang Name 窗口
按以上三步就可添加好网络。
4.2 通讯设置
第四步：双击Modbus Plus通讯口进行设置

图7-6—8 Modbus Plus

第五步：在弹出的对话框，选择ModbusPlus_1

图7—6-9 选择网络对话框

第六步：右键点击1.2 MBP在弹出菜单中选择close Window

图7-6-10 右键弹出的菜单

第七步：点击Yes确认所做修改

图7-6-11 确认窗口
按以上四步即可设置好通讯设置。

4.3 设置Peer Cop和全局变量
第八步：双击下图ModbusPlus_1打开Peer Cop和全局变量。

图7—6—12 通讯结构窗口

第九步：单击Global -〉input…设置对应COM。SCANNER INPUT中设置的变量。

图7—6—12 设定窗口

第十步:设置从站3的global input，％mw1开始的8个字。

图7-6—13 设定Global Input 窗口

第十一步:单击Specific ->Output…设置对应COM。SCANNER OUTPUT中设置的变量.

图7—6-14 设定窗口

第十二步：设置从站3的%mw10,长度8个字.

图7-6-15 从站设置窗口

第十三步:右键点击ModbusPlus_1 MBP在弹出菜单中选择close Window

图7-6-16 右键弹出窗口

第十四步：点击Yes确认所做修改

图7—6-17 确认窗口
设置完成。

4。4 组合模式为组合通道时的变频器参数设置和编程实例
这个示例是]通过Modbus Plus启停变频器：
首先,在变频器的【1.6命令】 （CtL—)菜单里，将【组合模式】 (CHCF）设置为【组合通道】（SIN),【给定1通道】 (Fr1） 选择为【通讯卡】（nEt），设置完成后，PLC 通过Modbus Plus网络变频器启停和给定速度都可以通过进行了。

4。5 组合模式为隔离通道时的变频器参数设置
在变频器的【1。6命令】 (CtL—）菜单里，【组合模式】 （CHCF)为【隔离通道】 (SEP）时,【命令1通道】 (Cd1）设为端子，【给定1通道】 （Fr1）选择【通讯卡】（nEt)，此时变频器启停通过端子，通过Modbus Plus网络给定变频器速度。
如果【命令1通道】 （Cd1）设为【通讯卡】(nEt），【给定1通道】 (Fr1)为AI1，此时变频器启停通过Modbus Plus，给定速度通过AI1,编程时写DriveCom流程启动变频器即可。

4.6 ATV71变频器IO模式的参数设置
变频器的【1.6命令】 （CtL-)菜单里，【给定1通道】 (Fr1)选择【通讯卡】(nEt），
【组合模式】 （CHCF)为【IO模式】 （IO）时，【命令1通道】 (Fr1）为端子，此时变频器启停通过端子，给定速度通过Modbus Plus，此时只需通讯设定变频器速度。
【组合模式】 （CHCF)为【IO模式】 (IO)时，【命令1通道】 (Cd1)设为【通讯卡】（nEt），【给定1通道】 (Fr1）为AI1，此时变频器启停通过Modbus Plus，通过AI1给定变频器速度,这时启动变频器不需要按照drivecom流程操作，要根据【2/3线控制】 (tCC）是两线制还是三线制来写控制字。
两线制:控制字=1正转，控制字=2 反转，控制字=0 停止
三线制：控制字=3正转,控制字=5 反转,控制字=0 停止
用以上的方法来设置变频器的参数,就可以实现昆腾PLC和变频器的Modbus Plus的通讯。

5. 示例程序
本例中所使用的示例程序如下：

Twido与Masterpace MT的Modbus串行通信向导 16