施耐德M580与ATV930的以太网通讯指导书

一、实验目的

通过M580 PLC和ATV930的以太网通讯实验，了解Modbus TCP/IP和Ethernet IP通讯具体的实现过程，理解多种实现方式的区别。

二、实验设备清单

名称	型号	注释
PLC	BME H58 2040	包含机架、电源等。
变频器	ATV930U07M3
通讯电缆	网络电缆	实验环境使用普通网线即可，现场应用推荐使用超六类网线。
编程电缆	Mini USB接口电缆	一头为标准USB接口，一头为Mini USB接口。

三、实验准备工作

1. M580 PLC与ATV930变频器通讯端口介绍

BME H58 2040的正面和背面如图所示：

BME H58 2040各个部位的功能如表所示：

编号	名称	注释
1	LED诊断显示面板
2	PC和PLC连接的Mini USB接口
3	RJ45以太网连接端口
4	RJ45以太网双重连接端口	支持分布式设备和RIO子站
5	SFP插座	用于铜芯缆线或光纤热备链路连接
6	热备状态链路LED
7	SD存储卡插槽
8	A/B/清除旋转选择开关	用于将CPU制定为A或B（热备），或清除现有应用程序。

ATV930的控制模块如图所示：

上图中3是控制电源类型选择拨码开关，5和6是扩展模块的插槽。需要注意的是，1,2,4都是RJ45端口，但是1是用于控制面板连接的，2的两个端口才是以太网通讯端口，4是用于Modbus RTU通讯的。

在我们的实验中，网线一头插入BME H58 2040的3或4中的任意一个端口，另一头插入ATV930U07M3的2中的任意一个端口即可实现以太网硬件连接。PC和PLC直接使用Mini USB电缆连接即可。需要注意的是，如果是使用添加DTM的方式来连接PLC和变频器，而且想在PLC在线修改变频器的DTM，PC和PLC必须通过网线连接。

2. 变频器通讯参数设置

本实验需要使用以太网通讯对变频器实现控制和监视，变频器参数的设置主要在控制通道和以太网通讯上。

在SoMove界面的“参数列表”中，选择“完整设置”中的“命令和参考”，将“参考频率通道1”设置为“嵌入式以太网”，将“控制模式配置”设置为“组合通道模式”，如图所示：

在SoMove界面的“参数列表”中，选择“通信”中“端口-Modbus TCP/以太网 IP”里的“常规设置”，将“IP分配模式”设置为“固定地址”，将“IP地址”、“子网掩码”、“网关地址”分别设置为“192.168.1.99”、“255.255.255.0”、“192.168.1.1”，如图所示：

在“协议和变频器配置文件”里，选择对应的通讯协议即可，如图所示：

通讯参数设置完毕后，需要将变频器断电后重新送电，以使通讯参数有效。

四、实验内容

1. M580 PLC与ATV930变频器Modbus TCP/IP通讯实验

M580 PLC与ATV930变频器Modbus TCP/IP通讯可以通过很多种不同的方法来实现，我们将逐一进行实验。首先我们要在菜单“工具”→“项目设置”→“变量”中勾选“直接以数组变量表示”、“允许动态数组（ANY_ARRAY_XXX）”、“禁用数组大小兼容性检查”并确认，如图所示：

1）使用READ_VAR和WRITE_VAR功能块。

新建项目，选择CPU型号BME H58 2040，点击确定，如图所示：

双击“项目浏览器”中的“项目”，打开硬件组态界面，如图所示：

双击CPU上的以太网端口，打开以太网端口配置界面，如图所示：

点击“安全”标签里的“解锁安全”，解锁服务和访问控制，如图所示：

在“IP配置”标签，将“IP主地址”、“子网掩码”、“网关地址”分别设置为“192.168.1.9”、“255.255.255.0”、“192.168.1.1”，“IP地址A”、“IP地址B”分别设置为“192.168.1.11”、 “192.168.1.12”，配置完成后点击确认，如图所示：

在“项目浏览器”中，在“程序”→“任务”→“MAST”→“段”上点击右键，新建一个名称为“ModbusTCP”，语言为“LD”的程序，如图所示：

在弹出的编程界面中，点击 “FFB输入助手”，在弹出的“函数输入助手”对话框的“FFB类型”里分别输入“READ_VAR”和“WRITE_VAR”并确认，在程序中添加对应的功能块，如图所示：

点击，添加一个“%S6”的秒脉冲，连接至“READ_VAR”和“WRITE_VAR”的“EN”脚，如图所示：

输入“READ_VAR”和“WRITE_VAR”各个引脚的值，如图所示：

ADR：读或写的子站地址，两个功能块都是输入的ADDM('0.0.3{192.168.1.99}')，ADDM是寻址命令，0.0.3指定的是M580上自带的以太网口，192.168.1.99是子站的IP地址。需要注意的是，M580上自带的以太网口是0.0.3，而不是按机架号+位置号+通道号的0.0.0，这一点比较特殊。

OBJ：对象类型，两个功能块都是使用的’%MW’。

NUM：起始地址，这里我们是直接对I/O Scanner对应的寄存器进行读写，两个功能块都是写0.

NB：读写数量，I/O Scanner默认的输入寄存器有状态字和输出转速、输出寄存器有控制字和给定转速，如图所示。数量都是两个，两个功能块都是写0.

RECP：接收地址，只需要两个即可，读取块使用%MW0：2，即使用%MW0和%MW1来存放状态字和输出转速的值。

EMIS：发送地址，只需要两个即可，写入块使用%MW10：2，即使用%MW10和%MW11来存放控制字和给定转速的值。

GEST:交换数据管理取，必须定义4个字。“READ_VAR”使用的是%MW100：4，即从%MW100开始的连续4个字，“WRITE_VAR” 使用的是%MW104：4，即从%MW104开始的连续4个字.

程序编写完毕后，点击菜单“生成”中的“重新生成所有项目”，将项目生成。

生成完毕后点击菜单“PLC”中的“连接”，再点击“将项目传输到PLC”，将程序下载到PLC中。如图所示：

下载完毕后点击菜单“PLC”中的“运行”，开始运行PLC中的程序。

在“项目浏览器”中右键点击“动态数据表”，选择“新建动态数据表”，如图所示：

确定后打开新建的数据表，添加%MW0，%MW1，%MW10,%MW11，如图所示：

如前文所述，这4个变量和变频器的寄存器的对应关系如表所示：

变量	变频器寄存器
%MW0	状态字
%MW1	输出转速
%MW10	控制字
%MW11	给定转速

右键选择%MW0和%MW10，将显示格式修改为16进制。

点击“修改”按钮，然后将%MW11的值修改为1500，对应1500rpm转速。然后将%MW10的值按顺序修改为6,7，F。可以看到%MW0的16进制值的尾数依次由50变为31,33,37，%MW1的值也从0逐渐上升到1500，表明变频器运行成功。如图所示：

如果想通过通讯进行其他的控制和监视，可以通过SoMove来编辑I/O scanner内的地址，如图所示。再将程序中的NB,RECP,EMIS做对应修改即可。

当然，在使用“READ_VAR”和“WRITE_VAR”功能块时，也可以不和变频器的I/O Scanner做映射，而是直接对变频器的寄存器做读和写的操作。这里我们需要做两个改动：

第一个是变频器需要设置modbus通讯的格式，如图所示：

这里我们将变频器的Modbus地址设置为3，波特率设置为19200bps，格式设置为8E1.

第二个是程序需要做相应的修改，如图所示：

ADR需要修改为ADDM('0.0.3{192.168.1.99}3')，即把变频器的Modbus地址添加进去。

“READ_VAR”的NUM修改为3201，NB修改为1，RECP修改为%MW0：1。即将变频器3201状态字的值存放到%MW0里。

“WRITE_VAR”的NUM修改为8501，NB依然为2，EMIS依然为%MW10：2。即将变频器8501控制字、8502频率给定的值存放到%MW10，%MW11里。

通过数据表内数值的修改，一样可以实现变频器的控制和监视。

2）使用DTM浏览器中的Modbus Device。

新建项目，选择CPU型号BME H58 2040。

双击“项目浏览器”中的“项目”，打开硬件组态界面。双击CPU上的以太网端口，打开以太网端口配置界面：点击“安全”标签里的“解锁安全”，解锁服务和访问控制。在“IP配置”标签，将“IP主地址”、“子网掩码”、“网关地址”分别设置为“192.168.1.9”、“255.255.255.0”、“192.168.1.1”，“IP地址A”、“IP地址B”分别设置为“192.168.1.11”、 “192.168.1.12”，配置完成后点击确认，

以上步骤和使用功能块时一致，本文不再赘述。

点击菜单栏“工具”，在下拉菜单中选择“DTM浏览器”，如图所示：

在“DTM浏览器”中右键点击CPU即“<192.168.1.9> BMEP58_ECPU_EXT”选择“添加”，在弹出的添加对话框中选择“Modbus Device”，点击“添加DTM”，如图所示：

在弹出的设备属性对话框中，将“名称”修改为“ATV930”，点击确认，如图所示：

双击“DTM浏览器”中CPU即“<192.168.1.9> BMEP58_ECPU_EXT”,在CPU配置页选择“设备列表”→“[515]ATV930<MDB:192.168.1.13>”,如图所示：

选择“地址设置”标签，将IP地址修改为变频器的IP地址即192.168.1.99，“此设备的DHCP”选择为“已禁用”，点击“应用”，如图所示：

选择“请求设置”标签，点击“添加请求”，然后将新添加的请求中的“读取长度”和“写入长度”都修改为2，其他保持默认值，点击“应用”，如图所示：

点击“请求001：项目”，在“输入”标签选择第0个和第1个字节，点击“定义项目”，在弹出的对话框中将“新项目数据类型”修改为Word，“项目名称”修改为ETA，点击应用，如图所示：

使用同样的方法，将第2个和第3个字节定义为RFRD，点击应用，如图所示：

使用同样的方法，将“输出”标签里的第0个和第1个字节定义为CMD，第2个和第3个字节定义为LFRD，点击确定，如图所示：

通过以上操作，就可以把输入和输出的空间以4个字为单位映射到ETA,RFRD,CMD,LFRD这4个变量中，也就是我们需要使用的状态字、输出转速、控制字、给定转速。

在“项目浏览器”中的“动态数据表”中新建一个数据表，在新建的数据表中不要手动输入变量，点击选择按钮，在弹出的对话框中选择“ATV930”，如图所示：

这样ATV930的相关变量就直接全部添加，如图所示：

重新生成所有项目，连接PLC，将程序下载到PLC中，运行PLC程序后，可以发现状态字ETA的值已经通过通讯刷新过来了，如图所示：

一样的操作方式，通过修改CMD控制字和LFRD给定转速的值，可以让变频器运行起来，如图所示：

这种通讯方式也是映射的变频器I/O Scanner里的值，如果想对其他的值做读写，可以直接修改I/O Scanner内输入和输出的地址及数量，并在组态时做对应的修改即可。

当然，也可以不直接映射变频器I/O Scanner里的值，直接对变频器内的任意寄存器进行直接的读写操作，有几个地方需要改动：

第一个就是要打开变频器的Modbus，设置Modbus地址（3）、波特率（19200bps）、Modbus格式（8E1）等。

第二个是在“请求设置”里要做出相应的改动，“单元ID”修改为子站的Modbus地址即3，“读取地址”修改为3201，“读取长度”修改为1，“写入地址”修改为8501，“写入长度”修改为2，点击应用，如图所示：

第三个是在“请求001：项目”的“输入”和“输出”标签重新定义项目ETA,CMD,LFR，需要注意现在变量的总量是3个，而且LFR是给定频率而不是给定转速。

在离线模式下点击“生成更改”，再将程序下载到PLC中。可以看到虽然变量的数量发生了更改而且给定变为按频率给定，但控制和监视依然是可行的，如图所示：

3）使用DTM浏览器中的ATV930 DTM。

这种方法的实现步骤和Ethernet IP通讯实验类似，只是在添加ATV930的DTM时选择的通讯协议不同，需要选择Modbus TCP，本文不再赘述。具体步骤可参考下一节。

2. M580 PLC与ATV930变频器Ethernet IP通讯实验

新建项目，选择CPU型号BME H58 2040。

以上步骤和Modbus TCP/IP实验中使用功能块时一致，本文不再赘述。

点击菜单栏“工具”，在下拉菜单中选择“DTM浏览器”，如图所示：

在“DTM浏览器”中右键点击CPU即“<192.168.1.9> BMEP58_ECPU_EXT”选择“添加”，在弹出的添加对话框中选择“ATV 9XX”，点击“添加DTM”，如图所示：

在弹出的对话框中选择Ethernet IP（如果是使用Modbus TCP则选择Modbus over TCP），点击确定，如图所示：

在弹出的设备属性对话框中将“名称”修改为ATV930，点击确定，如图所示：

双击“DTM浏览器”中CPU即“<192.168.1.9> BMEP58_ECPU_EXT”,在CPU配置页选择“设备列表”→“[513]ATV930<MDB:192.168.1.13>”,如图所示：

选择“地址设置”标签，将“IP地址修”改为变频器的IP地址即192.168.1.99，“子网掩码”修改为255.255.255.0，“网关”修改为192.168.1.1，“此设备的DHCP”选择为“已禁用”，点击“应用”，如图所示：

重新生成所有项目，将程序下载到PLC中，拔掉PC和CPU之间的Mini USB通讯电缆。将PC的IP地址修改为192.168.1.3，其他格式设置为和CPU、变频器一致，如图所示：

使用网线连接PC和CPU，点击菜单“PLC”中的“设置地址”，将“地址”修改为CPU的IP地址即192.168.1.9，“介质”修改为“TCPIP”，点击确定，如图所示：