变频器与上位机RS485通讯协议介绍讲解

变频器与上位机的通讯：浅述RS485通讯协议引言:当上位机与变频器构成控制系统时，上位机和变频器可以通过特定的通讯协议实现数据交换，这样上位机就可以随时控制每一台变频器的工作状况，并及时做出响应。本文介绍一下一种常用的上位机和变频器通讯协议RS485通讯协议1、概述本文专门介绍一种变频器的RS485通讯接口，用户可通过PC/PLC实现集中监控（设定变频器参数和读取、控制变频器的工作状态），以适应特定的使用要求。1.1协议内容该串行通讯协议定义了串行通讯中传输的信息内容及使用格式。其中包括：主机轮询（或广播）格式：主机的编码方法，内容包括：要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等。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。如果从机在接收信息时发生错误，或不能完成主机要求的动作，它将组织一个故障信息作为响应反馈给主机。1.2应用方式：（1）变频器接入具备RS485总线的“单主多从”PC/PLC控制网。（2）变频器接入具备RS485/RS232（转换接口）的“点对点”方式的PC/PLC监控后台。2、总线结构及协议说明2.1总线结构（1）接口方式RS485（RS232可选，但需自备电平转换附件）(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，而另一个只能接收数据。数据在串行异步通讯过程中，是以报文的形式，一帧一帧发送。（3）拓扑方式单主站系统，最多32个站，其中一个站为主机、31个站为从机。从机地址设定范围为0~30,31（1FH)为广播通讯地址。网络中的从机地址必须是唯一的。点对点方式实际是作为单主多从拓扑方式的一个应用特例，即只有一个从机的情况。2.2协议说明此种变频器的通讯协议是一种串行的主从通讯协议，网络中只有一台设备（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，或根据主机的命令/查询做出响应的动作。主机在此处指个人计算机（PC）、工控机和可编程控制器（PLC）等，从机指的是变频器。主机既能对某个从机单独访问，又能对所有的从机发布广播消息。对于单独访问的主机查询/命令，从机都要返回一个信息（响应）；对于单独访问的主机查询/命令，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，从机无需反馈响应给主机。注意：和RS485通讯有关的参数的设定。2.2.1数据格式主机有3种数据传输格式可选：（1）1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验。（2）1位起始位、8位数据位、1位停止位、奇校验。（3）1位起始位、8位数据位、1位停止位、偶校验。从机默认：1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验。2.2.2波特率主机有6种波特率可选:1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps从机默认：9600bps2.2.3通讯方式（1）采用主机“轮询”，从机“应答”点对点通讯。（2）利用变频器键盘设置变频器串行接口通讯参数，包括本机地址、波特率、数据格式。注：主机必须设置与变频器相同的波特率及数据格式。2.2.4通讯规则（1）主机设计为三次握手呼叫过程，通讯失败或通讯故障后，主机最多可以对当前的报文重发三次。（2）数据帧之间要保证有4个字节以上的启动间隔时间，只有具备规定的启动间隔时间的报文被识别时才有效。从机一帧内各字节连续发送，无间隔时间。发送一帧数据所需时间依波特率而定。082031528编码操作校验数据字节的传送数据（3）主机的握手时间等待时间和变频器最长响应时间为8字节传输时间，超时则判定通讯失败。（4）主机对从机（变频器）的轮询可以建立在一个用户定义的轮询表上，其轮询次序用户可根据实际需要自行定义。如果需要某些从机比其它从机的轮询频率高，可使其地址在轮询表多次出现。若轮询表只有一台从机，则即实现的是点对点连接。例:（5）在轮训表内的每一个从站，主站必须定期轮询，轮训周期小于1000ms，包括无应答时，应呼叫三次，既能保证及时发现从站的通讯故障，又能实现“即插即用”的功能。（6）变频器在一定时间的间隔后（1000ms）若未收到任何报文，则认为发生断线故障，随后自行进入安全运行模式。（安全运行模式须预先进行相应的参数设定）。2.3报文结构每个报文共11个字节，包括三部分：帧头、用户数据、帧尾。数据帧格式示意表：发送顺序发送字节数定义说明：（1）帧头：包括起始字节、从机地址（2）帧尾：包括校验数据（即校验和）帧头用户数据帧尾5AH启动间隔时间5AH从机地址11启始字节单字节从机地址单字节编码操作单字节编码地址单字节参数值双字节操作字双字节设定字双字节校验数据单字节参数数据过程数据（3）用户数据：包括参数数据和过程数据。其中参数数据又包括：编码操作命令/响应、编码地址、编码设定/实际值。过程数据又包括：主机控制命令/从机响应、主机运行设定频率值。2.3.1主机命令帧主机发送的数据报文叫主机命令帧，其格式示意如下表：发送顺序数据发送字节数定义2.3.2从机响应帧从机（变频器）发送的数据报文叫从机响应帧，其格式示意如下表：发送顺序数据发送字节数定义2.4报文数据编码2.4.1帧头（1）启始字节本通讯协议规定：每个报文的启始字节均为5AH。但是启始字节本身对于识别报文的启动是不充分的，因为5AH本身可能是报文中除启始字节外的其它数据。因此需要在启始字节前定义一个至少4个字节传输时间的启动间隔，启动间隔时间为工作报文的一部分。不同波特率的报文启动时间间隔时间表：启始字节5AH1从机地址0~301主机命令编码地址参数值操作字设定值校验数据112221参数数据过程数据帧头用户数据帧尾帧头用户数据帧尾启始字节从机地址主机命令编码地址参数值操作字设定值校验数据5AH10~301112221参数数据过程数据编码地址波特率（bps)启动时间间隔(ms）波特率（bps)启动时间间隔(ms）120036.8240018.448009.296004.6192002.3384001.15（2）从机地址变频器的本机地址，16进制数，占一个字节，设置范围：0~30。2.4.2用户数据（1）参数数据主机命令帧：主机命令码从机响应帧：从机响应码主机发送的命令码或从机对命令的响应码，其数据类型为：16进制，单字节。参数数据码值描述主0无任务，不做读取或更改参数数据的动作机1读取参数数据：即读取从机编码地址指定的参数数据。命令2更改参数数据：更改从机编码地址指定的参数数据，此数据在从机掉电后不保存。码3更改参数数据并存储至EEPROM中：更改从机编码地址指定的参数数据，并存储EEPROM中。从0无任务响应：从机响应主机无任务命令信息。机1任务完成：从机完成主机命令码规定的任务。响应2任务未能完成，参数值返回错误码：从机未能完成主机命令码规定的任务，未完成的原因以错误代码形式回传。码1F通讯发生错误：校验和错误，或从机为接收到规定的字节数。数据含义：从机参数项所对应的地址值。数据类型：16进制，单字节。从机参数的编码地址此处不详述。主机命令帧：参数值从机响应帧：参数值或错误码数据类型：16进制，双字节。高位字节在后。对于主机，参数值是指根据主机命令码，对指定编码地址所提供的数据。当命令码为0或1时（即无任务或读参数数据时），该值可以是任意参数值值域内任意值。对于从机，参数值是指命令执行成功时配合具体的主机命令码所返回的参数数据。当执行失败时，所返回的为错误码。详细错误码及含义如下：0：参数修改被锁定（写不允许）变频器通过中级参数的设定可以允许或禁止修改参数。此时，试图修改被禁止改写的参数，将返回本错误提示。1：运行中参数不能修改(写不允许）某些参数在变频器运行过程中不能被修改，试图修改这些参数将返回本错误提示。2：参数被隐含（读、写不允许）变频器中级、高级参数及内部参数可以被隐含，只有打开这些参数后，才能对其进行读写操作。否则将返回本错误提示。3：保留参数(读、写不允许）变频器参数中有些还未定义的保留参数，试图修改这些参数时将返回本错误提示。4：参数数值超限，写入失败试图修改的参数值超过变频器参数所设定的值域，此时将返回本错误提示。5：试图写入过程参数（状态监控参数)变频器的状态监控参数是不能被外部改写的，试图修改这些参数将返回本错误提示。6：非功能代码报文中指定的编码地址是无效(即不是状态监控参数表和功能参数表中的指定的编码地址）时，将返回本错误提示。注：参数值=设定参数值/最小单位。如果设定停电在启动等待时间为7.8秒，此参数最小单位为0.1，则参数值=7.8/0.1=78即16进制数4EH。各参数的最小单位见变频器的功能参数一览表。（2）过程数据主机命令帧：操作字从机响应帧：状态字数据含义：操作字为主机控制从机的运行数据。状态字为从机返回当前运行的数据。其具体含义如下表：（数据类型：16进制，双字节。高位字节在后。）操作字含义表：（上位机变频器）位含义功能描述0保留1正传运行1：向从机（变频器）下达正转命令0：无效2反转运行1：向从机（变频器）下达反转命令0：无效3故障复位1：进行故障复位0：无效4主站控制有效1：当前数据帧中的控制字与设定值更新旧数据，若要完成本次控制任务必须置此位。0：当前数据帧中的控制字与设定值无效，变频器保持前一次的控制字和设定值。5保留6保留7保留8自由停机1：向从机（变频器）下达自由停机命令0：无效9保留10保留11保留12保留13保留14正转点动15反转点动控制优先权顺序为：正转点动，反转点动，正转运行，反转运行，自由停机。状态字:(变频器上位机）位含义功能描述0直流电压状态1：直流电压正常0：直流电压异常1电机转向1：电压反转0：电机正转2输出相序1：反相序0：正相序3系统故障1：变频器故障0：变频器正常4工作状态1：变频器运行过程中0：变频器停机5故障试恢复等待1：变频器正在故障试恢复等待中0：变频器不在故障试恢复等待中:6保留7直流制动1：变频器正在进行直流制动0:变频器不在直流制动状态8自由停机1：变频器在自由停机状态0：变频器不在自由停机状态9检速在启动1：变频器正在进行检速再启动0：变频器不在进行检速再启动10加速过程中1：变频器正在加速过程中0：变频器不在加速过程中:11减速过程中1：变频器正在加速过程中从机命令帧：实际频率帧数据含义：设定频率值:根据主机命令码，设定变频器运行频率。实际频率值：根据主机命令码，返回变频器实际运行频率。如果变频器发生故障，实际值将返回相应故障代码。数据类型：16进制，双字节。高位字节在后。故障代码如下表：故障代码描述故障代码描述0无故障1加速中过流2减速中过流3稳态运行中过流4加速中过压5减速中过压6稳态运行中过压7停机状态中过压8变频器运行中过压9变频器过热10适配电机过载11变频器过热12接地故障13干扰故障14缺相故障15IPM故障16外部设备故障17电流检测回路故障18通讯故障2.4.3帧尾（校验和）数据含义：数据帧校验和计算结果数据类型：16进制，单字节。12电流限制动作13电压限制动作14点动运行15瞬时停机再启动等待0：变频器不在加速过程中:1：变频器限制电流功能动作0：变频器限制电流功能动作1：变频器限制电压功能动作0：变频器限制电压功能动作1：变频器在点动状态0：变频器不在点动状态1：变频器在瞬时停机再启动等待状态0：变频器不在瞬时停机再启动等待状态主机命令帧：设定频率值计算方法：把从“启始字节”到“用户数据”全部字节连续累加。校验和为取累加和除以256（100H）的余数。校验和错误将导致通讯发生错误。3.使用范例范例1:将6号变频器的数字频率（参数b-2)设定为27.00Hz.27/0.01=27002700（10进制）=A8C（16进制）主机发送帧：启始字节从机地址主机命令编码地址参数值操作字设定频率值校验和5A0603028C0A00000000FB从机响应帧：启始从机从机编码参数值状态字设定频率值校验和字节5A地址06响应01地址028C0A00000000FA说明：从机任务正确实现范例2：