雙串口POP文本顯示器與臺(tái)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(hào)文本顯示器支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，支持兩個(gè)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(shí)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(tái)達(dá)變頻器由臺(tái)灣臺(tái)達(dá)自動(dòng)化公司生產(chǎn)，以其較高的性價(jià)比和豐富的產(chǎn)品系列得到了用戶的廣泛認(rèn)可，在市場(chǎng)有一定的占有率。臺(tái)達(dá)M系列變頻器是臺(tái)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(tái)達(dá)變頻器的連接可實(shí)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(tái)臺(tái)達(dá)變頻器（作為從站），實(shí)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(jiǎn)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(diǎn)

　　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(duì)于目前市場(chǎng)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(diǎn)：

　　·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(chǔ)容量，最高可達(dá)3Mb

　　·支持報(bào)警時(shí)間記錄掉電保存，可記錄512條報(bào)警信息（含時(shí)間信息）

　　·工作頻率更高、畫面處理速度更快

　　·萬(wàn)年歷、實(shí)時(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的動(dòng)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(dòng)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(lái)測(cè)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(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上國(guó)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(shí)提供了一個(gè)ModbusRTU從站軟件（ModbusSimulator）供用戶調(diào)試文本顯示器時(shí)模擬Modbus從站設(shè)備使用。而臺(tái)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(tái)達(dá)M系列變頻器通訊接口及標(biāo)準(zhǔn)

　　臺(tái)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(tái)不同站號(hào)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(tái)達(dá)M系列變頻器使用手冊(cè)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(hào)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：ModbusASCII<7,N,2>

　　01：ModbusASCII<7,E,1>

　　02：ModbusASCII<7,O,1>

　　03：ModbusRTU<8,N,2>

　　04：ModbusRTU<8,E,1>

　　05：ModbusRTU<8,O,1>

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

　　1、驅(qū)動(dòng)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(hào)。例如P100參數(shù)寄存器地址為：0064H（十進(jìn)制=100）

　　2、對(duì)驅(qū)動(dòng)器的命令寄存器地址：2000H——-2002H

　　3、監(jiān)視驅(qū)動(dòng)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(tái)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議驅(qū)動(dòng)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(shí)可采用如下連接方式：

圖一

　　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(tái)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(shí)在PC上更新、改動(dòng)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(shuō)明如下

　　POP小型人機(jī)界面可通過(guò)MODBUSRTU或MODBUSASCII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(hào)功能指令，具體的功能指令請(qǐng)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(shuō)明

　　0X1-65535DDDDD系統(tǒng)內(nèi)部外部輸出節(jié)點(diǎn)

　　1X1-65535DDDDD系統(tǒng)內(nèi)部外部輸入節(jié)點(diǎn)

　　3X1-65535DDDDD數(shù)據(jù)寄存器

　　4X1-65535DDDDD數(shù)據(jù)寄存器

　　3Xbit1-65535（15）DDDDD（BB）3X寄存器位映射

　　4Xbit1-65535（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(diǎn)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(gè)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(shí)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(wú)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(wèn)題的技術(shù)人員溝通中發(fā)現(xiàn)，無(wú)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(hào)不一致導(dǎo)致無(wú)法正常通訊。

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

　　3、數(shù)據(jù)寄存器的地址不匹配，這一錯(cuò)誤是最常見的。這是因?yàn)镸odbus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?yàn)檫@一差異出現(xiàn)通訊連接錯(cuò)誤。

　　本文中的臺(tái)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(tái)達(dá)變頻器連接時(shí)，POP文本顯示器軟件中對(duì)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(tái)達(dá)M系列變頻器通訊協(xié)議中的默認(rèn)參數(shù)為例，來(lái)說(shuō)明POP文本顯示器與臺(tái)達(dá)變頻器的ModbusASCII通訊連接的設(shè)計(jì)過(guò)程：

　　1、通過(guò)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(hào)：1（默認(rèn)）

　　·通訊速率：01（默認(rèn)）

　　·通訊格式：ModbusASCII《7，E，1》（默認(rèn)）

　　2、POP文本顯示器通過(guò)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

圖二

　　·臺(tái)達(dá)變頻器連接在文本顯示器的COM2接口，通訊協(xié)議為ModbusASCII從站模式，COM1連接PC機(jī)，這時(shí)畫面組態(tài)軟件中COM1的參數(shù)無(wú)效。

圖三

　　·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(duì)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(duì)應(yīng)POP文本顯示器Modbus的4X寄存器地址要求加“1”為：8194。

圖四

　　·完成上述設(shè)定后，就可以把工程文件通過(guò)COM1接口下載到POP文本顯示器中。當(dāng)連接好臺(tái)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(dòng)。隨后就可以通過(guò)文本顯示器對(duì)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(yǔ)

　　由上述可以看出，雙串口POP文本顯示器可以通過(guò)Modbus協(xié)議非常方便的連接臺(tái)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(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)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(lái)了便利。