西门子S7-200与变频器之间无线MODBUS通讯实例

案例分析：西门子S7-200与变频器之间无线MODBUS通讯实例

一、引言

在现代工业自动化系统中，PLC（可编程逻辑控制器）与变频器之间的通讯至关重要。西门子S7-200系列PLC因其性能稳定、易于编程和扩展性强等特点，被广泛应用于各种工业控制场合。而MODBUS作为一种标准的工业通讯协议，也因其简单、可靠而被广泛接受。本案例将详细介绍如何通过无线MODBUS通讯方式实现西门子S7-200 PLC与变频器之间的数据交换。

二、系统硬件与软件配置

1. 硬件配置

● PLC：西门子S7-200（如S7-200 Smart）

● 变频器：支持MODBUS通讯协议的变频器（如台达、西门子V20等）

● 无线通讯终端：DTD434M系列或其他兼容西门子PLC的无线通讯模块

● 编程电缆及连接线若干

2. 软件配置

● 编程软件：STEP7-Micro/WIN（适用于S7-200）或STEP7-Micro/WIN SMART（适用于S7-200 Smart）

● MODBUS通讯库文件：确保编程软件中包含有MODBUS RTU主站或从站的库文件

三、通讯协议与参数设置

1. MODBUS协议简介

● MODBUS协议由Modicon公司（现为施耐德电气的一部分）于1979年发明，是全球第一个用于工业现场的总线协议。它支持多种电气接口，包括RS-232、RS-485和以太网等。

● 在本案例中，我们使用的是MODBUS RTU协议，它适用于串行通讯，并通过CRC校验来保证数据的完整性。

2. 参数设置

● 在PLC端，需要设置MODBUS主站的通讯参数，包括波特率、校验方式、超时时间等。这些参数需要与变频器的通讯参数相匹配。

● 以S7-200 Smart为例，在STEP7-Micro/WIN SMART编程软件中，可以通过调用MODBUS RTU主站的库文件来设置这些参数。

● 变频器端，需要设置其通讯格式为MODBUS RTU，并配置相应的波特率、校验方式等参数。此外，还需要设置变频器的从站地址，以便PLC能够正确识别并与其通讯。

四、程序设计与实现

1. 初始化MODBUS主站

● 在PLC程序中，首先需要调用MBUS_CTRL指令来初始化MODBUS主站。这一步是设置通讯参数的关键步骤，包括波特率、校验方式、端口选择等。

● 初始化完成后，需要检查Done位是否置1，以确认初始化是否成功。如果初始化失败，需要检查Error位以确定错误原因并进行相应的处理。

2. 读写从站数据

● 初始化成功后，就可以通过调用MBUS_MSG指令来读写变频器的数据了。这一步需要指定从站地址、读写数据的起始地址、数据长度等信息。

● 在读写数据时，需要注意以下几点：

◆ 同一时刻只能有一个读写功能（即MBUS_MSG）使能。

◆ 每个新的读写请求必须使用脉冲触发。

◆ 读写完成后，需要检查Done位和Error位以确定操作是否成功以及是否存在错误。

3. 数据处理与显示

● 读写到的数据需要进行相应的处理才能被PLC程序使用。例如，如果读取到的是频率值，可能需要进行单位转换（如将读取到的数字除以100以得到实际的频率值）。

● 处理后的数据可以通过PLC的显示屏或其他人机界面进行显示和监控。

五、通讯测试与故障排查

1. 通讯测试

● 在完成程序设计和硬件配置后，需要进行通讯测试以确保PLC与变频器之间能够正确通讯。

● 测试可以通过向变频器发送读写请求并检查返回的数据来进行。如果返回的数据与预期相符，则说明通讯正常。

2. 故障排查

● 如果通讯失败，需要检查以下几个方面：

◆ 硬件连接是否正确：包括PLC与无线通讯终端、无线通讯终端与变频器之间的连接。

◆ 通讯参数是否匹配：包括波特率、校验方式、从站地址等参数。

◆ 程序是否正确：包括初始化指令和读写指令的调用是否正确、参数设置是否正确等。

◆ 外部干扰：检查是否存在电磁干扰或其他外部因素导致通讯失败。

六、结论

本案例通过无线MODBUS通讯方式实现了西门子S7-200 PLC与变频器之间的数据交换。通过合理的硬件配置、软件设置和程序设计，可以确保PLC与变频器之间稳定、可靠的通讯。这种通讯方式不仅解决了工业现场布线不便的问题，还提高了系统的灵活性和可扩展性。

审核编辑 黄宇