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    SK3100系列通讯协议说明

    发布时间:2013-11-21 点击数:1666
     

    通讯协议

    3100系列电流矢量变频器,提供RS485通信接口,采用国际标准的Modbus通讯协议进行的主从通讯。用户可通过PC/PLC、控制上位机等实现集中控制(设定变频器控制命令、运行频率滚球平台注册、相关功能码参数的修改,变频器工作状态及故障信息的监控等),以适应特定的应用要求。

    1 协议内容

    Modbus串行通信协议定义了串行通信中异步传输的帧内容及使用格式。其中包括:主机轮询及广播帧滚球平台注册、从机应答帧的格式;主机组织的帧内容包括:从机地址(或广播地址)、执行命令、数据和错误校验等。从机的响应也是采用相同的结构,内容包括:动作确认,返回数据和错误校验等。如果从机在接收帧时发生错误滚球平台注册,或不能完成主机要求的动作,它将组织一个故障帧作为响应反馈给主机。

    2 应用方式

    3100系列电流矢量变频器可以接入具备RS485总线的单主多从控制网络。

    3 总线结构

    1)接口方式

    RS485硬件接口

    2)传输方式

    异步串行,半双工传输方式。在同一时刻主机和从机只能有一个发送数据而另一个接收数据。数据在串行异步通信过程中,是以报文的形式,一帧一帧发送。

    3)拓扑结构

    单主机多从机系统。从机地址的设定范围为1~247,0为广播通信地址滚球平台注册。网络中的每个从机的地址都具有唯一性。这是保证Modbus串行通讯的基础。

    4 协议说明

    3100系列电流矢量变频器通信协议是一种异步串行的主从Modbus通信协议,网络中只有一个设备(主机)能够建立协议(称为查询/命令)。其它设备(从机)只能通过提供数据响应主机的查询/命令,或根据主机的查询/命令做出相应的动作滚球平台注册。主机在此是指个人计算机(PC)、工业控制设备或可编程逻辑控制器(PLC)等,从机是指3100系列电流矢量变频器或其它具有相同通讯协议的控制设备。主机既能对某个从机单独进行通信,也能对所有从机发布广播信息。对于单独访问的主机查询/命令滚球平台注册,从机都要返回一个信息(称为响应),对于主机发出的广播信息,从机无需反馈响应信息给主机。

    5 通讯帧结构

    3100系列电流矢量变频器的Modbus协议通信数据格式为RTU(远程终端单元)模式滚球平台注册。

    RTU模式中滚球平台注册滚球平台注册,每个字节的格式如下:

    编码系统:8位二进制,每个8位的帧域中滚球平台注册,包含两个十六进制字符滚球平台注册,十六进制0~9滚球平台注册、A~F。

    数据格式:起始位滚球平台注册、7/8个数据位、校验位和停止位。

    数据格式的描述如下表:

    11-bit字符?。?/span>

    起始位

    BIT1

    BIT2

    BIT3

    BIT4

    BIT5

    BIT6

    BIT7

    BIT8

    校验位

    停止位

    10-bit字符?。?/span>

    起始位

    BIT1

    BIT2

    BIT3

    BIT4

    BIT5

    BIT6

    BIT7

    校验位

    停止位

    RTU模式中滚球平台注册,新帧总是以至少3.5个字节的传输时间静默作为开始滚球平台注册。在以波特率计算传输速率的网络上,3.5个字节的传输时间可以轻松把握滚球平台注册。紧接着传输的数据域依次为:从机地址、操作命令码、数据和CRC校验字,每个域传输字节都是十六进制的0...9滚球平台注册,A...F。网络设备始终监视着通讯总线的活动滚球平台注册。当接收到第一个域(地址信息),每个网络设备都对该字节进行确认。随着最后一个字节的传输完成,又有一段类似的3.5个字节的传输时间间隔,用来表识本帧的结束滚球平台注册,在此以后,将开始一个新帧的传送。

    一个帧的信息必须以一个连续的数据流进行传输滚球平台注册,如果整个帧传输结束前有超过1.5个字节以上的间隔时间滚球平台注册,接收设备将清除这些不完整的信息,并错误认为随后一个字节是新一帧的地址域部分,同样的,如果一个新帧的开始与前一个帧的间隔时间小于3.5个字节时间滚球平台注册,接收设备将认为它是前一帧的继续,由于帧的错乱,最终CRC校验值不正确,导致通讯故障。

    RTU帧的标准结构:

    帧头START

    T1-T2-T3-T43.5个字节的传输时间)

    从机地址域ADDR

    通讯地址:0~247(十进制)(0为广播地址)

    功能域CMD

    03H:读从机参数;

    06H:写从机参数

    数据域

    DATAN-1

    DATA0

    2*N个字节的数据,该部分为通讯的主要内容,也是通讯中,数据交换的核心滚球平台注册。

    CRC CHK 低位

    检测值:CRC校验值(16BIT

    CRC CHK 高位

    帧尾END

    T1-T2-T3-T43.5个字节的传输时间)

    6 命令码及通讯数据描述

    7.6.1命令码:03H0000 0011),读取N个字(Word)(最多可以连续读取16个字)

    例如:从机地址为01H的变频器,内存启始地址为0003,读取连续2个字滚球平台注册,则该帧的结构描述如下:

    RTU主机命令信息:

    START

    T1-T2-T3-T4

    ADDR

    01H

    CMD

    03H

    启始地址高位

    00H

    启始地址低位

    03H

    数据个数高位

    00H

    数据个数低位

    02H

    CRC CHK 低位

    34H

    CRC CHK 高位

    0BH

    END

    T1-T2-T3-T4

    RTU从机回应信息:

    START

    T1-T2-T3-T4

    ADDR

    01H

    CMD

    03H

    字节个数

    04H

    数据地址0003H高位

    13H

    数据地址0003H低位

    88H

    数据地址0004H高位

    13H

    数据地址0004H低位

    88H

    CRC CHK 低位

    73H

    CRC CHK 高位

    CBH

    END

    T1-T2-T3-T4

    7.6.2命令码:06H0000 0110),写一个字(Word

    例如:将50001388H)写到从机地址02H变频器的键盘设定频率(0006H)地址处。则该帧的结构描述如下:

    RTU主机命令信息:

    START

    T1-T2-T3-T4

    ADDR

    02H

    CMD

    06H

    写数据地址高位

    00H

    写数据地址低位

    06H

    数据内容高位

    13H

    数据内容低位

    88H

    CRC CHK 低位

    64H

    CRC CHK 高位

    AEH

    END

    T1-T2-T3-T4

    RTU从机回应信息:

    START

    T1-T2-T3-T4

    ADDR

    02H

    CMD

    06H

    写数据地址高位

    00H

    写数据地址低位

    06H

    数据内容高位

    13H

    数据内容低位

    88H

    CRC CHK 低位

    64H

    CRC CHK 高位

    AEH

    END

    T1-T2-T3-T4

    7.6.3命令码:08H0000 1000),诊断功能

    子功能码的意义:

    子功能码

    说明

    0000

    返回询问讯息数据

    例如:对驱动器地址01H做回路侦测询问讯息字串内容与回应讯息字串内容相同,其格式如下所示:

    RTU主机命令信息:

    START

    T1-T2-T3-T4

    ADDR

    01H

    CMD

    08H

    子功能码高位

    00H

    子功能码低位

    00H

    数据内容高位

    12H

    数据内容低位

    ABH

    CRC CHK低位

    ADH

    CRC CHK 高位

    14H

    END

    T1-T2-T3-T4

    RTU从机回应信息:

    START

    T1-T2-T3-T4

    ADDR

    01H

    CMD

    08H

    子功能码高位

    00H

    子功能码低位

    00H

    数据内容高位

    12H

    数据内容低位

    ABH

    CRC CHK低位

    ADH

    CRC CHK 高位

    14H

    END

    T1-T2-T3-T4

    END

    T1-T2-T3-T4

    7.6.4通讯帧错误校验方式

    帧的错误校验方式主要包括两个部分的校验,即字节的位校验(奇/偶校验)和帧的整个数据校验(CRC校验或LRC校验)。

    7.6.4.1字节位校验

    用户可以根据需要选择不同的位校验方式,也可以选择无校验滚球平台注册,这将影响每个字节的校验位设置滚球平台注册。

    偶校验的含义:在数据传输前附加一位偶校验位滚球平台注册,用来表示传输的数据中"1"的个数是奇数还是偶数,为偶数时,校验位置为"0"滚球平台注册,否则置为"1"滚球平台注册,用以保持数据的奇偶性不变。

    奇校验的含义:在数据传输前附加一位奇校验位,用来表示传输的数据中"1"的个数是奇数还是偶数滚球平台注册滚球平台注册,为奇数时,校验位置为"0"滚球平台注册,否则置为"1"滚球平台注册,用以保持数据的奇偶性不变。

    例如,需要传输"11001110"滚球平台注册,数据中含5"1",如果用偶校验,其偶校验位为"1",如果用奇校验滚球平台注册,其奇校验位为"0"滚球平台注册,传输数据时,奇偶校验位经过计算放在帧的校验位的位置滚球平台注册,接收设备也要进行奇偶校验滚球平台注册,如果发现接受的数据的奇偶性与预置的不一致,就认为通讯发生了错误滚球平台注册。

    7.6.4.2  CRC校验方式---CRCCyclical Redundancy Check):

    使用RTU帧格式,帧包括了基于CRC方法计算的帧错误检测域滚球平台注册。CRC域检测了整个帧的内容滚球平台注册。CRC域是两个字节滚球平台注册,包含16位的二进制值滚球平台注册。它由传输设备计算后加入到帧中。接收设备重新计算收到帧的CRC,并与接收到的CRC域中的值比较,如果两个CRC值不相等滚球平台注册,则说明传输有错误。
      CRC是先存入0xFFFF,然后调用一个过程将帧中连续的6个以上字节与当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效,起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。
      CRC产生过程中,每个8位字符都单独和寄存器内容相异或(XOR),结果向最低有效位方向移动,最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测,如果LSB1滚球平台注册,寄存器单独和预置的值相异或,如果LSB0,则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位(第8位)完成后,下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相异或滚球平台注册。最终寄存器中的值滚球平台注册滚球平台注册,是帧中所有的字节都执行之后的CRC值滚球平台注册。

    CRC的这种计算方法,采用的是国际标准的CRC校验法则滚球平台注册,用户在编辑CRC算法时,可以参考相关标准的CRC算法,编写出真正符合要求的CRC计算程序。

    现在提供一个CRC计算的简单函数给用户参考(用C语言编程):

    unsigned int crc_cal_value (unsigned char *data_value,unsigned char data_length)

    {

    int i;

    unsigned int crc_value=0xffff;    while(data_length--)

    {

    crc_value^=*data_value++;

          for(i=0;i<8;i++)

         {

    If(crc_value&0x0001)

    crc_value=(crc_value>>1)^0xa001;

                else

    crc_value=crc_value>>1;

           }

         }

    Return(crc_value);

    }

    在阶梯逻辑中,CKSM根据帧内容计算CRC值滚球平台注册,采用查表法计算,这种方法程序简单,运算速度快,但程序所占用ROM空间较大,对程序空间有要求的场合,请谨慎使用。

    7.6.5通信数据地址的定义

    该部分是通信数据的地址定义,用于控制变频器的运行滚球平台注册、获取变频器状态信息及变频器相关功能参数设定等。

    1)功能码参数地址表示规则

    以功能码的相对地址为参数对应寄存器地址,但要转换成十六进制滚球平台注册,如P5.05滚球平台注册,则用十六进制表示该功能码地址为0505H。

    高、低字节的范围分别为:高位字节——00~FF滚球平台注册;低位字节——00~FF。

    注意:PE组:为厂家设定参数,既在正确输入厂家密码后可才可读写该组参数;有些参数在变频器处于运行状态时滚球平台注册,不可更改滚球平台注册;有些参数不论变频器处于何种状态滚球平台注册,均不可更改;更改功能码参数,还要注意参数的设定范围、单位及相关说明。

    2)其他功能的地址说明:

    功能说明

    地址

    定义

    数据意义说明

    R/W特性

    通讯控制命令

    1000H

    0001H:正转运行

    W/R

    0002H:反转运行

    0003H:正转点动

    0004H:反转点动

    0005H:?;?/span>

    0006H:自由?;ń艏蓖滚球平台注册;?/span>

    0007H:故障复位

    0008H:点动停止

    变频器状态

    1001H

    0001H:正转运行中

    R

    0002H:反转运行中

    0003H:变频器凸銮蚱教ㄗ⒉?;?/span>

    0004H:故障中

    0005H:变频器POFF状态

    通讯设定值地址

    2000H

    通讯设定频率(-10000~10000,10000对应100.00%,-10000对应-100.00%

    W/R

    2001H

    PID给定滚球平台注册,范围(0~1000滚球平台注册,1000对应100.0%

    2002H

    PID反馈,范围(0~1000,1000对应100.0%

    W/R

    2003H

    转矩设定值(-1000~1000,1000对应100.0%

    W/R

    2004H

    上限频率设定值(0~Fmax

    W/R

    运行/?滚球平台注册;问刂匪得?/span>

    3000H

    运行频率

    R

    3001H

    设定频率

    R

    3002H

    母线电压

    R

    3003H

    输出电压

    R

    3004H

    输出电流

    R

    3005H

    运行转速

    R

    3006H

    输出功率

    R

    3007H

    输出转矩

    R

    3008H

    PID给定值

    R

    3009H

    PID反馈值

    R

    300AH

    输入端子状态

    R

    300BH

    输出端子状态

    R

    300CH

    模拟量AI1

    R

    300DH

    模拟量AI2

    R

    300EH

    保留

    R

    300FH

    保留

    R

    3010H

    高速脉冲HDI

    R

    3011H

    保留

    R

    3012H

    PLC及多段速当前段数

    R

    3013H

    保留

    R

    3014H

    外部计数值

    R

    3015H

    转矩设定值

    R

    变频器故障地址

    5000H

    故障信息代码与功能码菜单中故障类型的序号一致,只不过该处给上位机返回的是十六进制的数据,而不是故障字符滚球平台注册。

    R

    注意:从5000H中读取的数字与实际故障对照表如下:

    数字

    故障类型

    0x00

    无故障

    0x01

    逆变单元U相惫銮蚱教ㄗ⒉?;ぃ?/span>SC1

    0x02

    逆变单元V相?滚球平台注册;ぃ?/span>SC2

    0x03

    逆变单元W相?;ぃ?/span>SC3

    0x04

    加速过电流(OC1

    0x05

    减速过电流(OC2

    0x06

    恒速过电流(OC3

    0x07

    加速过电压(OV1

    0x08

    减速过电压(OV2

    0x09

    恒速过电压(OV3

    0x0A

    母线欠压故障(UV

    0x0B

    电机过载(OL1

    0x0C

    变频器过载(OL2

    0x0D

    输入侧缺相(IPL

    0x0E

    输出侧缺相(SPO

    0x0F

    整流??楣裙收希?/span>OH1

    0x10

    逆变??楣裙收希?/span>OH2

    0x 11

    外部故障(EF

    0x 12

    通讯故障(CE

    0x 13

    电流检测故障(ItE

    0x 14

    电机自学习故障(tE

    0x 15

    EEPROM操作故障(EEP

    0x 16

    PID反馈断线故障(PIDE

    0x 17

    制动单元故障(bE

    0x 18

    运行时间到达(END

    0x 19

    过转矩故障(OL3

    从变频器中读取参数全部为16进制表示,且数值都为:实际值*10k滚球平台注册,其中k为该参数小数点后的位数。

    7.6.6 错误消息的回应

    当从设备回应时,它使用功能代码域与故障地址来指示是正?;赜Γㄎ尬螅┗故怯心持执砦蠓⑸ǔ谱饕煲榛赜Γ?。对正?;赜?,从设备回应相应的功能代码和数据地址或子功能码。对异议回应滚球平台注册,从设备返回一等同于正常代码的代码滚球平台注册,但最首的位置为逻辑1滚球平台注册。

    例如:一主设备发往从设备的消息要求读一组变频器功能码地址数据滚球平台注册,将产生如下功能代码:

    0 0 0 0 0 0 1 1 (十六进制03H

    对正?;赜?,从设备回应同样的功能码。对异议回应,它返回:

    1 0 0 0 0 0 1 1 (十六进制83H

    除功能代码因异议错误作了修改外滚球平台注册,从设备将回应一字节异常码滚球平台注册,这定义了产生异常的原因。

    主设备应用程序得到异议的回应后,典型的处理过程是重发消息滚球平台注册,或者针对相应的故障进行命令更改。

    错误代码的含义

    Modbus异常码

    代码

    名称

    含义

    01H

    非法

    功能

    当从上位机接收到的功能码是不允许的操作,这也许是因为功能码仅仅适用于新设备,而在此设备中没有实现;同时滚球平台注册,也可能从机在错误状态中处理这种请求。

    02H

    非法数据地址

    对变频器来说滚球平台注册,上位机的请求数据地址是不允许的地址滚球平台注册;特别是滚球平台注册,寄存器地址和传输的字节数组合是无效的滚球平台注册。

    03H

    非法数据值

    当接收到的数据域中包含的是不允许的值滚球平台注册。这个值指示了组合请求中剩余结构上的错误滚球平台注册。注意:它决不意味着寄存器中被提交存储的数据项有一个应用程序期望之外的值滚球平台注册。

    06H

    从属设备忙

    变频器忙(EPPROM正在存储中)

    10H

    密码错误

    密码效验地址写入的密码与P7.00用户设置的密码不同

    11H

    校验错误

    当上位机发送的帧信息中滚球平台注册,RTU格式CRC校验位与下位机的校验计算数不同时,报校验错误信息。

    12H

    参数更改无效

    上位机发送的参数写命令中,所发的数据在参数的范围以外或写地址当前为不可改写状态或写入的输入端子选择功能滚球平台注册,已经被别的端子占用滚球平台注册。

    13H

    系统被锁定

    上位机进行读或写时滚球平台注册,当设置了用户密码,又没有进行密码锁定开锁滚球平台注册,将报系统被锁定滚球平台注册。

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