雙串口POP文本顯示器與臺達(dá)變頻器的Modbus連接

一、 引言

　　雙串口POP文本顯示器由上海博深電子有限公司自主開發(fā)，是國內(nèi)市場首款基于32位ARM處理器的高速、大容量文本顯示器產(chǎn)品。該型號文本顯示器支持實時時鐘功能，支持兩個不同串口通訊協(xié)議設(shè)備的并行連接，文本顯示器的畫面最大容量達(dá)到3MB，非常適合用戶大容量畫面的應(yīng)用，同時該雙串口文本顯示器使用新的工程畫面組態(tài)軟件：JB_HMI_D。

　　臺達(dá)變頻器由臺灣臺達(dá)自動化公司生產(chǎn)，以其較高的性價比和豐富的產(chǎn)品系列得到了用戶的廣泛認(rèn)可，在市場有一定的占有率。臺達(dá)M系列變頻器是臺達(dá)VFD-M高性能迷你變頻器，被廣泛應(yīng)用有小型機(jī)器設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)中。

　　POP文本顯示器與臺達(dá)變頻器的連接可實現(xiàn)變頻器工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，文本顯示器作為設(shè)備主站，可以方便的連接多臺臺達(dá)變頻器（作為從站），實現(xiàn)一屏多機(jī)的設(shè)備監(jiān)控功能。由于POP文本顯示器的雙串口功能，使得文本顯示器與變頻器的連接調(diào)試更加簡便容易，提高了技術(shù)人員的工作效率。

二、 雙串口文本顯示器的特點

　　雙串口POP文本顯示器是一款基于32位ARM處理器的第二代高性能文本顯示器，相對于目前市場上以8位單片機(jī)為處理器的第一代文本顯示器而言，具有如下特點：

　　· 支持兩種不同通訊協(xié)議的串口設(shè)備并行連接

　　· 超大畫面存儲容量，最高可達(dá)3Mb

　　· 支持報警時間記錄掉電保存，可記錄512條報警信息（含時間信息）

　　· 工作頻率更高、畫面處理速度更快

　　· 萬年歷、實時時鐘功能

　　· 支持多種串口硬件標(biāo)準(zhǔn)

　　COM1：支持RS232/RS485/RS422接口

　　COM2：支持RS232/RS485 接口

　　· 功能強(qiáng)大的畫面組態(tài)軟件：JB_HMI_D ，可實現(xiàn)簡單的動畫功能，內(nèi)嵌數(shù)十種不同串口通訊協(xié)議設(shè)備的驅(qū)動程序

　　作為雙串口的文本顯示器，用戶也可以利用雙串口互連的方法來測試自己的工程文件，并診斷文本顯示器各串口硬件的完好性。

　　針對國內(nèi)市場上國產(chǎn)PLC和變頻器串口通訊協(xié)議大多采用公開的 Modbus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，我們的POP文本顯示器把Modbus協(xié)議作為首選串口標(biāo)準(zhǔn)，支持完整的Modbus串口通訊協(xié)議，同時提供了一個Modbus RTU 從站軟件（Modbus Simulator）供用戶調(diào)試文本顯示器時模擬Modbus從站設(shè)備使用。而臺達(dá)M變頻器也是采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊協(xié)議，所以POP文本顯示器可以方便的與其進(jìn)行通訊連接。

三、 臺達(dá)M系列變頻器通訊接口及標(biāo)準(zhǔn)

　　臺達(dá)變頻器采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊協(xié)議，變頻器作為Modbus從站設(shè)備，支持多臺不同站號變頻器設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，串行通訊口的硬件標(biāo)準(zhǔn)為RS485。根據(jù)臺達(dá)M系列變頻器使用手冊我們可知變頻器的通訊參數(shù)和設(shè)定如下：

　　P88設(shè)定通訊站號 出廠設(shè)定值：1

　　范圍：1-254

　　P89 通訊速率 出廠設(shè)定值：01

　　范圍：00：4800

　　01：9600

　　02：19200

　　03：38400

　　P92 通訊數(shù)據(jù)格式 出廠設(shè)定值：00

　　范圍：00：Modbus ASCII <7,N,2>

　　01：Modbus ASCII <7,E,1>

　　02：Modbus ASCII <7,O,1>

　　03：Modbus RTU <8,N,2>

　　04：Modbus RTU <8,E,1>

　　05：Modbus RTU <8,O,1>

　　臺達(dá)M系列變頻器Modbus通訊協(xié)議中對參數(shù)寄存器地址的定義如下：

　　1、 驅(qū)動器內(nèi)部設(shè)定參數(shù)寄存器地址范圍：00nnH

　　H表示十六進(jìn)制，nn表示參數(shù)號。例如P100參數(shù)寄存器地址為：0064H（十進(jìn)制=100）

　　2、 對驅(qū)動器的命令寄存器地址：2000H——-2002H

　　3、 監(jiān)視驅(qū)動器狀態(tài)寄存器地址：2100H——-2110H

四、 POP文本顯示器與變頻器的Modbus連接

　　從第三節(jié)可以看出臺達(dá)M系列變頻器支持標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議，由此POP文本顯示器可以通過標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議驅(qū)動與其相連接。為了充分利用雙串口文本顯示器的功能，文本顯示器的工程文件調(diào)試時可采用如下連接方式：

　　從圖中可以看出，PC機(jī)連接在POP文本顯示器的COM1接口，為RS232連接;臺達(dá)變頻器連接在POP文本顯示器的COM2接口，為RS485連接。這樣連接的好處是：技術(shù)人員可以不用拔插文本顯示器和變頻器的串口電纜，隨時在PC上更新、改動POP文本顯示器的工程文件并下載到文本顯示器中，方便地完成POP文本顯示器與變頻器連接調(diào)試工作!

　　POP文本顯示器的Modbus通訊說明如下

　　POP小型人機(jī)界面可通過MODBUS RTU 或MODBUS ASCII 協(xié)議與支持相應(yīng)MODBUS協(xié)議的串口設(shè)備進(jìn)行通訊 。POP文本顯示器支持MODBUS協(xié)議的01-05和16號功能指令，具體的功能指令請參考 Modbus 協(xié)議的內(nèi)容。

　　POP文本顯示器可讀寫寄存器的范圍：

　　寄存器類型 可操作范圍 格式 說明

　　0X 1-65535 DDDDD 系統(tǒng)內(nèi)部外部輸出節(jié)點

　　1X 1-65535 DDDDD 系統(tǒng)內(nèi)部外部輸入節(jié)點

　　3X 1-65535 DDDDD 數(shù)據(jù)寄存器

　　4X 1-65535 DDDDD 數(shù)據(jù)寄存器

　　3Xbit 1-65535（15） DDDDD（BB） 3X寄存器位映射

　　4Xbit 1-65535（15） DDDDD（BB） 4X寄存器位映射

　　注：D表示十進(jìn)制，BB表示位編碼（00～15）。

　　Modbus協(xié)議功能代碼類型和寄存器映射表：

　　代碼 功能代碼名稱 寄存器數(shù)據(jù)地址 注釋

　　01 讀取輸出觸點狀態(tài) 0X（位輸出） 讀位

　　02 讀取輸入狀態(tài) 1X（位輸入） 讀位

　　03 讀取輸出寄存器 4X（字輸出） 讀字

　　04 讀取輸入寄存器 3X（字輸入） 讀字

　　16 設(shè)置多個寄存器 4X（字輸出） 寫字

　　從上可以看出POP文本顯示器支持標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊協(xié)議，可以連接所有采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議的串口設(shè)備。

　　而在實際工作中，經(jīng)常出現(xiàn)初次接觸串口設(shè)備的技術(shù)人員無法順利完成文本顯示器和標(biāo)準(zhǔn)Modbus串口設(shè)備的連接。在我們與出現(xiàn)這一問題的技術(shù)人員溝通中發(fā)現(xiàn)，無法順利連接的主要原因有三種：

　　1、 文本顯示器和變頻器設(shè)備的通訊參數(shù)不完全匹配。例如設(shè)備站號不一致導(dǎo)致無法正常通訊。

　　2、 軟件中通訊硬件接口選擇錯誤。例如把實際的RS485接口選擇為RS232接口，導(dǎo)致無法正常通訊。

　　3、 數(shù)據(jù)寄存器的地址不匹配，這一錯誤是最常見的。這是因為Modbus通訊協(xié)議中定義的起始地址從0開始，而Modbus寄存器0X、1X、3X、4X定義的起始地址從“1”開始。而不同Modbus設(shè)備寄存器定義的起始地址是不一樣的，有的從“0”開始，有的從“1”開始，從而使得用戶經(jīng)常因為這一差異出現(xiàn)通訊連接錯誤。

　　本文中的臺達(dá)VFD系列變頻器Modbus通訊協(xié)議中寄存器的起始地址定義就是從“0”地址開始的，而我們POP文本顯示器畫面組態(tài)軟件里Modbus寄存器定義的起始地址是從“1”開始的，故在POP文本顯示器與臺達(dá)變頻器連接時，POP文本顯示器軟件中對應(yīng)變頻器的寄存器地址要做加“1”處理。例如設(shè)定變頻器的頻率命令寄存器地址為2001H（十進(jìn)制為：8193），在POP文本顯示器畫面組態(tài)軟件中寄存器地址要設(shè)為4X：2002H（十進(jìn)制為：8194）。

　　下面以臺達(dá)M系列變頻器通訊協(xié)議中的默認(rèn)參數(shù)為例，來說明POP文本顯示器與臺達(dá)變頻器的Modbus ASCII通訊連接的設(shè)計過程：

　　1、 通過變頻器的操作面板設(shè)定變頻器的Modbus通訊參數(shù)如下

　　· P00和P01中設(shè)定：由RS485通訊控制

　　· 站號：1（默認(rèn)）

　　· 通訊速率：01（默認(rèn)）

　　· 通訊格式：Modbus ASCII《7，E，1》（默認(rèn)）

　　2、 POP文本顯示器通過JB_HMI_D畫面組態(tài)軟件做如下設(shè)置：

　　· 為了調(diào)試方便，在這里我們選用雙串口模式

　　· 臺達(dá)變頻器連接在文本顯示器的COM2接口，通訊協(xié)議為Modbus ASCII從站模式，COM1連接PC機(jī)，這時畫面組態(tài)軟件中COM1的參數(shù)無效。

　　· 文本顯示器在完成上述通訊參數(shù)設(shè)定后，就可以加入工程畫面制作。下面的畫面中是對變頻器的運(yùn)行頻率（參數(shù)寄存器地址：2001H）進(jìn)行設(shè)定操作。變頻器地址的十進(jìn)制數(shù)值為：8193，對應(yīng)POP文本顯示器Modbus的4X寄存器地址要求加“1”為：8194。

　　· 完成上述設(shè)定后，就可以把工程文件通過COM1接口下載到POP文本顯示器中。當(dāng)連接好臺達(dá)變頻器和文本顯示器的通訊接口，并將變頻器上電，串行通訊正常建立，就可以看到文本顯示器面板上COM2串口狀態(tài)指示燈“Tx2”頻繁、快速的閃動。隨后就可以通過文本顯示器對變頻器的工作頻率進(jìn)行設(shè)定和顯示觀察了!

五、 結(jié)束語

　　由上述可以看出，雙串口POP文本顯示器可以通過Modbus協(xié)議非常方便的連接臺達(dá)變頻器 ，Modbus通訊協(xié)議順利連接的關(guān)鍵是保證通訊參數(shù)的一致性和數(shù)據(jù)寄存器地址的正確對應(yīng)關(guān)系。同時可以看到，由于POP文本顯示器的雙串口功能，也給文本顯示器工程文件的調(diào)試帶來了便利。