基于Modbus总线的变频调速系统如何实现？

    答：采用自带Modbus总线接口的变频器，以PLC、微处理器或者PC作为主站控制器的自动控制系统的组成原理，如图4-18所示。在图4-18中的微控制器AT89S52扩展了2个通信口，一个是RS-232串口预留备用，另外通过芯片MAX485扩展RS-485接口。AT89S52作为主站微控制器，它通过RS-485总线方式，将多台V7变频器和具备ModbusRTU接口的智能型从站组成一个数字通信控制网络，在总线的两个终端需配置120Q电阻。AT89S52可以向从站变频器发送参数设置、启停、数据查询等指令，而变频器则根据指令要求控制电机运行，并返回信息。该系统不仅可以实现对交流电机的远程控制，而且还可以通过89S52与人机界面进行连接，完成整个生产线的启动、升速、降速、停车等操作和监控（模拟图显示、参数设置和历史记录数据浏览）。该系统的优点如下：
    图4-18    Modbus控制系统的组成原理    (1) 89S52直接利用Modbus协议对变频器进行读／写，无须使用其他附件进行组态，简化了硬件，并可实时获取各变频器的工作状态，包括运行状态、运行参数、故障报警等。    (2)主站控制器与从站变频器之间的连接只有两根通信线，极大地减小了线路连接的复杂性，提高了系统的可靠性。    (3)延长了系统的控制距离。    (4)采集电机各运行参数并显示在LCD上，不需要各种现场智能仪表，极大地减小了线路连接的复杂性。    (5)能与高精度网络方便地进行信息交换，从而实现了工厂高度自动化。    通过主站控制器的设置按钮，可以对系统操作参数进行设置，对于一些重要的参数直接存储在32KB的E2PROM芯片中。通过设置变频器参数，可实现系统运行在手动或程序自动控制模式下，并可自由切换。变频器VS606V7的功能码描述如表4-7所示。    表4-7    变频器VS606V7的功能码描述
    微处理器程序使用C51语言编写，采用自上而下的模块化设计方法，整个程序包括系统初始化、串口发送、串口中断接收、485通信、LCD显示、键盘接收、报警等功能子模块。在应用程序中，Modbus协议通信由通信子模块实现，包含CRC-16计算与验证、信息帧的编制和分解。    每一条指令可以对指定地址的变频器进行操作；信息帧中包括数据的字节数、起始地址等。V7变频器只使用3个功能码：03H、08H、10H，分别实现数据读出、回路反馈测试和数据写入的功能。为了实现Modbus总线控制，需要预先设置变频器的操作参数：n003=2（设备启停通过总线方式控制）、n004=6（输出频率由总线通信方式控制），n151～n157中完成通信参数的设置。本系统中，将变频器设置为无超时检测，频率指令单位为0.01Hz，通信波特率为9600b/s，无奇偶校验、8位数据位、1位停止位、RS控制，而变频器地址可以设为0～32。设置好变频器参数之后，控制器可以通过RS-485总线发送通信指令，通信流程如图4-19所示。微处理器的主站指令与变频器的响应信号之间具有一定的时间间隔，在程序中需要通过循环延时语句实现。
    图4-19    Modbus总线通信流程