Преимущество сети Modbus в управлении частотным преобразователем — это быстрый монтаж и экономия на сигнальном кабеле. Необходима только пара проводов вместо целого жгута, тянущегося от сухих контактов на пуск, остановку, управление скоростью. С подключением к сети появляется возможность удалённой отладки, управления и мониторинга.

Например, в конвейерной линии к сети Modbus можно подключить десятки частотных преобразователей и управлять электродвигателями одним контроллером. Контроллер управляет направлением перемещения, скоростью, регулирует ускорение и останавливает ленту.

Рис.1 Внешний вид конвейера

Для реализации управлением частотным преобразователем по протоколу ModBus нужно подключить его через сеть RS-485 к контроллеру и настроить оба устройства.

Подключаем

Мы будем использовать частотный преобразователь Inovance MD310 и контроллер Modicon M241 с программным обеспечением EcoStruxure Machine Expert.

Клеммы RS-485 в частотном преобразователе и ПЛК

 
Подключение RS-485

Обозначения на схеме:
Master или Slave — Master это главное устройство в сети — ведущее, а Slave это ведомые — подчиненные устройства. Обмен информацией может быть инициирован только ведущим устройством.

TB Serial 2 или RS-485 — винтовые клеммы для подключения по физическому интерфейсу RS-485. Клеммы на ПЛК или ЧРП могут иметь разные обозначение. Клемма «D1» может обозначаться: «485+», «D+», «D1», «A+», «Data+». Клемма COM может обозначаться как «GND». Клемма D0 может иметь обозначение: «485-», «D-», «D0», «B-», «Data-».

Rоср — помехоподавляющий резистор или по-другому «терминатор». Терминатор необходим, когда линия длинная - больше 3х метров. Он устанавливается на концах линии — крайних устройствах, подключенных к общей сети. Номинал резисторов, для линии RS-485: 120 Ом.

J8, J15 — две перемычки на плате частотника, подключающие встроенный помехоподавляющий резистор.

По линии RS485 можно подключить до 32 подчинённых устройств: в нашем случае частотных преобразователей. Если частотников будет больше одного то подключаем по схеме:

 
Подключение нескольких устройств по RS-485

 

Для подключения частотного преобразователя к ПЛК используют обычно скрученную пару проводов – «витая пара» или экранированный провод. Витая пара хорошо сохраняет уровень сигнала из-за отсутствия паразитной ёмкости на экран, а экранированный провод лучше защитит от электромагнитных помех.

Витая пара

 

Настройка частотника

Недостаточно просто подключить все провода к частотнику, его ещё нужно настроить. Перед настройкой управления нужно указать параметры двигателя, данную процедуру мы рассматривали в статье «Как запустить и настроить частотный преобразователь — инструкция для чайников»..

Для управления по сети нужно, чтобы ЧРП и ПЛК видели друг друга в общей сети. Для этого они должны передавать сообщения одинаковой длины с одной скоростью и одинаково проходить процедуру проверки на ошибки.

Настроим параметры:
F0-02 = 2 — управление частотником по сети
Fd-00 = 5006 — задание частоты передачи данных, расшифровывается согласно руководства как 8 бит, 19200 бит/сек
Fd-01 = 0 — без проверки ошибок
Fd-02 = 1 — адрес устройства в сети
Fd-05 = 1 — стандартный ModBus протокол
Fd-07 = 0 — запрещена работа ПО InoDriveShop

Настройка контроллера

Не важно к какому ПЛК вы подключаете преобразователь MD310. Протокол ModBus и линия RS 485 универсальны, поэтому настройка и программирование на других ПЛК имеет схожий алгоритм и такой же набор параметров.

Для настройки и программирования мы будем использовать приложение для работы с ПЛК Modicon M241 — EcoStruxure Machine Expert.

Откроем приложение Machine Expert и создадим новый проект. Настроим параметры передачи данных, для этого сначала настроим параметры Serial_line_2. 

Окно конфигурации порта

Baud rate = 19200 — скорость передачи данных, бит/сек
Parity = None — без проверки ошибок
Data bits = 8 — количество бит для передачи данных
Stop bits = 1 — количество стоповых бит
Physical Medium = RS-485 — физический интерфейс
Polarization Resistor = Yes — подключение встроенного концевого резистора

Добавим сканер входов-выходов «ModBus IOScanner»
В окне «Devices tree» - списк устройств, щёлкаем правой кнопкой мыши по порту Serial Line, выбираем добавить устройство «Ad Device». В открывшемся окне выбираем ModBus IOScanner

 
Добавляем сканер входов-выходов ModBus IOScanner

 

Добавим универсальное подчинённое устройство «Generic ModBus Slave», щёлкнув правой кнопкой мыши по ModBus IOScanner и выбрав Ad Device. 

Настраиваем универсальное подчинённое устройство «Generic ModBus Slave»

Чтобы наш ModBus IOScanner обменивался данными с частотником, нужно его настроить:
Transmission Mode = RTU — ModBus RTU
Response Timeout = 1000 — время ожидание ответа от подчинённого устройства
Time between Frames = 10 — задержка между сообщениями, для того что бы подчиненное устройство успело принять сообщение и подготовится к новому

Так же, во вкладке ModBus Master I/O Mapping, нам нужно выбрать «MAST» в параметре Bus cycle task, что бы наш IOScanner запускался из основного цикла программы, иначе его нужно будет запускать где-то в программе. 

Настраиваем запуск IOScanner

Теперь наш частотник подключен к контроллеру и настроен, но управлять им неудобно. Чтобы отдавать короткие команды создадим в проекте теги, по которым мы будем обращаться к частотнику.

Для начала, настроим канал, по которому мы будем управлять именно тем частотником, который нам нужен так, как в сети их может быть множество. Для этого откроем вкладку «ModBus Slave Configuration»

Вкладка «ModBus Slave Configuration»

Slave addres = 1 — адрес частотника, который мы настраивали в самом частотнике
Response Timeout = 1000 — время ожидания ответа

Затем во вкладке «ModBus Slave Channel» добавляем каналы обмена данными «ModBus Channel», щёлкнув в окне по add channel. Это позволит выбрать код функции и регистры для чтения и записи. 

Окно конфигурации ModBus Channel

Access Type — выбор типа доступа чтения или записи
Read Holding Registers (Function Code 03) — чтение внутренних регистров
Write Multi Registers (Function Code 16) — запись нескольких регистров
Read/Write Multi Registers (Function Code 23) — чтение и запись нескольких регистров
Cycle Time — период опроса
READ Register — параметры опроса регистров
Offset — адрес регистра
Length — количество запрошенных регистров подряд
Error Handling — обработка ошибки: установить результат в ноль, если есть ошибка или ничего не менять
WRITE Register — параметры регистров записи
Offset — адрес регистра, куда будет произведена запись
Length — количество записанных регистров подряд

Создадим каналы для регистров:
READ 16x1003 — напряжение на выходе частотника, В
READ 16x1004 — ток на выходе частотника, А
READ 16x1005 — мощность на выходе частотника, Вт
READ 16x8000 — ошибка частотника
WRITE 16x1000 — задание частоты питания двигателя, Гц
WRITE 16x2000 — управление двигателем.
Ещё больше регистров управления и мониторинга частотника, смотрите в инструкции по эксплуатации частотником, в разделе «Протокол коммуникации Modbus».

Присвоим имена тегам во кладке ModBus Master I/O Mapping для каждого регистра. При программировании мы будем обращаться уже к имени тега, понятного и нам и контроллеру.

Окно ModBus Master I/O Mapping

 

Различия в настройке разных моделей преобразователей частоты

Настройка преобразователей Inovance MD200, MD290, MD310 и MD500 идентичны, алгоритм и настройки не отличаются. А вот регистры обмена данными у MD200 отличаются от регистров других частотных преобразователей. Частотный преобразователь MD200 имеет меньшие габариты, и меньший программный набор функций, поэтому и адресация функций проще: некоторые регистры не используются. Подробно описание программных функций описано в «Инструкции по эксплуатации» к частотному преобразователю MD200.

Ещё по теме

Статья «Как запустить и настроить частотный преобразователь — инструкция для чайников»

Настройка частотного преобразователя для регулирования давления в трубопроводе

Инструкция по эксплуатации и чертежи MD310

Каталог с актуальными ценами