下面我们以英威腾GD200A系列变频器为例给大家介绍如何通过Modbus协议进行通讯控制，在此之前简单给大家做一些前提工作。
- Mdobus协议内容
- 变频器接线
- 变频器参数设置
- Modbus通讯数据格式
- 变频器通讯地址
关于Modbus通讯协议这块我们参考英威腾变频器的说明手册进行简单理解
变频器采用Modbus 通讯协议进行的主从通讯可通过 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、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。
Modbus 协议是一种软件协议，是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器可以经由传输线路和其它设备进行通讯。它是一种通用工业标准，有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
Modbus 协议有两种传输模式：ASCII 模式和 RTU（远程终端单元，Remote Terminal Units）模式。在同一个 Modbus 网络中，所有的设备传输模式、波特率、数据位、校验位、停止位等基本参数必须一致。
Modbus 网络是一种单主多从的控制网络，即同一个 Modbus 网络中只有一台设备是主机，其它设备都为从机。主机可以单独地对某台从机通讯，也可以对所有从机发布广播信息。对于单独访问的命令，从机都应返回一个回应信息；对应主机发出的广播信息，从机无需反馈回应信息给主机。
简单来说就是在Modbus通讯中变频器作为从站，我们的PLC或者其他控制器作为主站进行通讯，发送的数据格式这里使用RTU或者ASCII来完成传输，因为在大多数的中低端型号的变频器中Modbus是支持最广泛的一种通讯。
关于它的接线很简单使用两根线缆即可完成通信，采用RS485接口实现通讯，接口类型形式有许多，比如普通端子类型、RJ45网口、RJ11电话接口等类型。RS485 接口工作于半双工，数据信号采用差分传输方式，使用一对双绞线来完成。端子定义名称通常也不统一的。例如A( )、B(-)，有SG 、SG-，DX 、DX-,SDA(RDA)、SDB(RDB)等等，只要正的与485 连接，负的与485-连接即可，可通过变频器手册来进行定义查询。英威腾变频器的RS485接口的端子定义就是485 和485-，我们只需要把控制器的对应的通信线接入即可。
变频器参数设置变频器的最主要的控制就是频率命令与运行命令的设定，简单来讲就是调速与开关的控制，这个参数通常位于基本参数组，这里我们只设置常用的一些参数。通讯参数一般需要设置站号、波特率(传输速度)、数据位校验设置、通讯超时等。
后面的内容我们依次使用PC上的串口通信助手、三菱FX3G系列PLC、西门子200smart系列的PLC以及HMI触摸屏来演示对英威腾变频器的控制。
变频器参数设置如下：
- P00.01运行指令通道选择2通讯运行指令通道
- P00.06A频率指令选择8MODBUS通讯设定
- P00.09设定源组合方式选择0A，当前频率设定A频率指令
- P14.00本机通讯地址设定站号1
- P14.01通讯波特率设置为3(9600)
- P14.02数据位校验设置为3无校验(N,8,2)for RTU或者15无校验(N,8,2)for ASCII
其中波特率与数据校验可随意设置，需要与控制器设置一致即可。
Modbus数据格式RTU帧的标准结构
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帧头START |
T1-T2-T3-T4（3.5个字节的传输时间） |
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从机地址域ADDR |
通讯地址:0~247（十进制） |
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功能域CMD |
03H：读从机参数 06H：写从机参数 |
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数据域 DATA（N-1） . . . DATA（0） |
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 |
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CRC CHK 低位 |
检测值：CRC校验值（16BIT） |
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CRC CHK 高位 | |
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帧尾END |
T1-T2-T3-T4（3.5个字节的传输时间） |
从机地址就是变频器的站号，功能码这里介绍两个06H(写) 03H(读)，数据就是要写入的数据或者读取数据的个数，例如设置变频器频率50.00Hz,发送的数据就是13 88(16进制数据，按照高低8位)，如果要读取变频器的频率，发送的数据就是00 01(读取2个字节的数据)。校验码指的是整个数据校验，RTU格式使用CRC校验，ASCII格式使用LRC校验，这个校验码可通过串口助手计算或者编程完成。其计算原理我们在后续的PLC程序进行讲解。
ASCII帧的标准结构
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帧头 |
起始字符‘:’（0x3A） |
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从机地址地址高位 |
通讯地址： 8-bit 地址由2个ASCII码组合 |
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从机地址地址低位 | |
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功能码高位 |
功能码： 8-bit 地址由2个ASCII码组合 |
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功能码低位 | |
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数据域 DATA（N-1） . . . DATA（0） |
数据内容： nx8-bit 数据内容由2n个ASCII码组合 n<=16，最大32个ASCII码 |
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LRC CHK高位 |
LRC检查码： 8-bit 检验码由2个ASCII码组合 |
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LRC CHK低位 | |
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帧尾高位 |
结束符： END Hi=CR（0x0D），END Lo=LF（0x0A） |
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帧尾低位 |
在ASCII数据中每个 16 进制都需要进行对应字符的ASCII码的转换如下表：
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字符 |
“0” |
“1” |
“2” |
“3” |
“4” |
“5” |
“6” |
“7” |
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ASCII码 |
30H |
31H |
32H |
33H |
34H |
35H |
36H |
37H |
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字符 |
“8” |
“9” |
“A” |
“B” |
“C” |
“D” |
“E” |
“F” |
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ASCII码 |
38H |
39H |
41H |
42H |
43H |
44H |
45H |
46H |
这其中RTU和ASCII的编码系统与数据格式在这里不做详细说明，对于我们来讲也不太需要，我们只要了解与变频器通讯需要发送那些数据，工程数据与通讯数据是如何转换的即可，下面我们分别以RTU与ASCII为例说明通讯的数据发送过程。
将5000(十进制)数据写入到站号为2地址0004(16进制)的变频器当中，首先我们需要把5000的十进制数据转换为16进制的1388H(数字后跟一个“H”或者前缀“0x”表示 16 进制数字),因为数据都是8位发送的，所以有1388H拆分为高为13H与低位88H依次发送。那么按照RTU的标准格式：
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RTU发送 | |
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站号 |
02H |
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功能码(发送) |
06H |
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变频器数据地址高位 |
00H |
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变频器数据地址低位 |
04H |
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发送数据的高位 |
13H |
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发送数据的低位 |
88H |
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校验码CRC低位 |
C5H |
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校验码CRC高位 |
6EH |
这里我们需要注意CRC校验码的顺序是先低位后高位，在计算CRC的结果后需要进行高低位转换。
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ASCII发送 |
字符→ASCII |
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STX起始符 |
3AH |
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站号 |
“0”→30H |
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“2”→32H | |
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数据地址高位 |
“0”→30H |
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“0”→30H | |
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数据地址低位 |
“0”→30H |
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“4”→34H | |
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发送数据高位 |
“1”→31H |
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“3”→31H | |
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发送数据低位 |
“8”→31H |
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“8”→31H | |
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校验码LRC低位 |
“5”→35H |
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校验码LRC高位 |
“9”→39H |
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结束符高位 |
0DH |
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结束符低位 |
0AH |
所谓的通讯地址就是要知道通讯数据的地址定义，用于控制变频器的运行、获取变频器状态信息及变频器相关功能参数设定等，这里我们介绍常用的几个地址。
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控制功能 |
地址定义 |
数据说明 |
读写特性 |
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正转命令 |
2000H |
0001H |
W/R |
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反转命令 |
2000H |
0002H |
W/R |
|
停止命令 |
2000H |
0001H |
W/R |
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频率设定 |
2001H |
0~Fmax(位：0.01Hz) | |
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变频器状态 |
2100H |
0001H：正转运行 0001H：反转运行 0001H：停机 0001H：故障 |
R |
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运行频率 |
3000H |
设定范围：0.00Hz~P00.03 |
R |
|
输出电压 |
3003H |
设定范围：0~1200V |
R |
|
输出电流 |
3004H |
设定范围：0.0~5000.0A |
R |
R/W 特性表示该功能是读/写特性，R代表可进行读取操作，W代表可进行写入操作，W/R表示可读取和写入操作。
以上几部分就是做Modbus通讯的前提内容，后面的内容我们将通过PC上的串口通讯、PLC以及触摸屏依次演示与英威腾变频器的通讯控制。
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