雙串口POP文本顯示器與臺達變頻器的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)議設備的并行連接，文本顯示器的畫面最大容量達到3MB，非常適合用戶大容量畫面的應用，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。

　　臺達變頻器由臺灣臺達自動化公司生產(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可，在市場有一定的占有率。臺達M系列變頻器是臺達VFD-M高性能迷你變頻器，被廣泛應用有小型機器設備的電氣控制系統(tǒng)中。

　　POP文本顯示器與臺達變頻器的連接可實現(xiàn)變頻器工作狀態(tài)的遠程監(jiān)視和控制，文本顯示器作為設備主站，可以方便的連接多臺臺達變頻器（作為從站），實現(xiàn)一屏多機的設備監(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)議的串口設備并行連接

　　·超大畫面存儲容量，最高可達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準

　　COM1：支持RS232/RS485/RS422接口

　　COM2：支持RS232/RS485接口

　　·功能強大的畫面組態(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)議標準，我們的POP文本顯示器把Modbus協(xié)議作為首選串口標準，支持完整的Modbus串口通訊協(xié)議，同時提供了一個ModbusRTU從站軟件（ModbusSimulator）供用戶調(diào)試文本顯示器時模擬Modbus從站設備使用。而臺達M變頻器也是采用標準的Modbus通訊協(xié)議，所以POP文本顯示器可以方便的與其進行通訊連接。

三、臺達M系列變頻器通訊接口及標準

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

　　P88設定通訊站號出廠設定值：1

　　范圍：1-254

　　P89通訊速率出廠設定值：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>

　　臺達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)部設定參數(shù)寄存器地址范圍：00nnH

　　H表示十六進制，nn表示參數(shù)號。例如P100參數(shù)寄存器地址為：0064H（十進制=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M系列變頻器支持標準的Modbus協(xié)議，由此POP文本顯示器可以通過標準的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：

圖一

　　從圖中可以看出，PC機連接在POP文本顯示器的COM1接口，為RS232連接;臺達變頻器連接在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小型人機界面可通過MODBUSRTU或MODBUSASCII協(xié)議與支持相應MODBUS協(xié)議的串口設備進行通訊。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

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

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

　　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文本顯示器支持標準的Modbus通訊協(xié)議，可以連接所有采用標準Modbus協(xié)議的串口設備。

　　而在實際工作中，經(jīng)常出現(xiàn)初次接觸串口設備的技術(shù)人員無法順利完成文本顯示器和標準Modbus串口設備的連接。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備的通訊參數(shù)不完全匹配。例如設備站號不一致導致無法正常通訊。

　　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文本顯示器與臺達變頻器連接時，POP文本顯示器軟件中對應變頻器的寄存器地址要做加“1”處理。例如設定變頻器的頻率命令寄存器地址為2001H（十進制為：8193），在POP文本顯示器畫面組態(tài)軟件中寄存器地址要設為4X：2002H（十進制為：8194）。

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

　　1、通過變頻器的操作面板設定變頻器的Modbus通訊參數(shù)如下

　　·P00和P01中設定：由RS485通訊控制

　　·站號：1（默認）

　　·通訊速率：01（默認）

　　·通訊格式：ModbusASCII《7，E，1》（默認）

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

　　·為了調(diào)試方便，在這里我們選用雙串口模式

圖二

　　·臺達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，這時畫面組態(tài)軟件中COM1的參數(shù)無效。

圖三

　　·文本顯示器在完成上述通訊參數(shù)設定后，就可以加入工程畫面制作。下面的畫面中是對變頻器的運行頻率（參數(shù)寄存器地址：2001H）進行設定操作。變頻器地址的十進制數(shù)值為：8193，對應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。當連接好臺達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行設定和顯示觀察了!

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變頻器，Modbus通訊協(xié)議順利連接的關鍵是保證通訊參數(shù)的一致性和數(shù)據(jù)寄存器地址的正確對應關系。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。