变频器通讯基础

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1、变频器通讯基本知识一、 通讯合同的基本知识：1、通讯合同的含义：在所有网络软件中,除了网络操作系统外,最重要的莫过于多种各样的网络合同了。 网络能有序安全运营的一种很重要因素,就是它遵循一定的规范，就是说,信息在网络中的传递同人在街上行走同样,也要用规则来约束和规范的。网络里的这个规则就是通讯合同。换句话说，通讯合同是网络社会中信息在网络的计算机之间、网络设备之间及其互相之间通行的交通规则。 在不同类型的网络中,应用的网络通讯合同也是不同样的。 虽然这些合同各不相似，各有优缺陷，但是所有合同的基本功能或者目的都是同样的，即保证网络上信息能畅通无阻、精确无误地被传播到目的地。 通讯合同也规定信息

2、交流的方式,信息在哪条通道间交流，什么时间交流，交流什么信息，信息如何交流,这就是网络中通讯合同的几种基本内容。2、常用的几种通讯合同类型：1)TCP/IP合同TCP/I(传播控制合同/ntrnet合同)是网络中使用的基本的通信合同。虽然从名字上看P/IP涉及两个合同，传播控制合同(TP）和网际合同(IP)，但CP/I事实上是一组合同,它涉及上百个多种功能的合同，如：远程登录、文献传播和电子邮件等，而TP合同和P合同是保证数据完整传播的两个基本的重要合同。一般说CPIP是Internet合同族,而不单单是TP和P。 TCPIP是用于计算机通信的一组合同，我们一般称它为TCP/IP合同族。它是7

3、0年代中期美国国防部为其AAE广域网开发的网络体系构造和合同原则,以它为基本组建的INT是目前国际上规模最大的计算机网络,正由于INTENET的广泛使用，使得CPI成了事实上的原则。2）OFBU合同PIBUS是由德国西门子开发的,是一种国际化、开放式异步串行通讯原则，广泛合用于制造业自动化和楼宇、交通、电力等各行各业。与其他现场总线系统相比,PRFBU的最大长处在于具有稳定的国际原则EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域涉及加工制造过程控制和自动化等。OFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想，已在10多万成功应用中得以实现。PROFBUS有国际出名自动化技术装备

4、的生产厂商支持,它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。 通过PRFI，可以以便地实现多种不同厂商的自动化设备及元器件之间的信息互换。PFBUS合同原则由三个兼容部分构成:PROFISDP(分布式外设)、PROFIBUSF(现场总线信息规范)、PRFIBUS-A（过程自动化）。3)DieNet合同DeviceNet是由ll-Braley公司（Rockwell自动化)开发的一种基于CN的开放的现场总线原则。DevceNet作为一种合同,其系统解决方案在欧洲也获得了明显的业绩增长。DeviceNet是一种开放性的合同，全世界共有超过00家的公司提供DvceNet产品。evice

5、Net合同设计简朴，实现成本较为低廉,但对于采用最底层的现场总线的系统（例如，由传感器、制动器以及相应的控制器构成的网络）来说,却是性能很高的。DeviceNet设备波及的范畴从简朴的光电开关始终到复杂的半导体制造业中的用到的真空泵。就像其她的合同同样，Devceet 合同最基本的功能是在设备及其相应的控制器之间进行数据互换。因此,这种通信是基于面向连接的(点对点或多点传送）通讯模型建立的。这样,DeiceNet既可以工作在主从模式，也可以工作在多主模式。)MOUS合同ODBUS是OION公司为该公司生产的PLC设计的一种通信合同,从其功能上看,可以觉得是一种现场总线。Modbus合同是应用于

6、电子控制器上的一种通用语言。通过此合同，控制器互相之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业原则。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。ODBU传播合同定义了控制器可以辨认和使用的信息构造,而不须考虑通信网络的拓扑构造。（拓扑Topoloy在网络中形象地描述了网络的安排和配备，涉及多种结点和结点的互相关系。拓扑不关怀事物的细节也不在乎什么互相的比例关系，只将讨论范畴内的事物之间的互相关系表达出来，将这些事物之间的关系通过图表达出来。网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的构造方式进行连接,这种连接方式就叫做拓扑构造,通俗地讲这

7、些网络设备是如何连接在一起的。)MODBU合同定义了多种数据帧格式,描述了控制器访问另一设备的过程,如何作出应答响应，以及可检查和报告的错误。它有两种传送方式,RTU(Reote TrminalUnit)方式和AC方式。MDBU把通信参与者规定为“主站”（MTER）和“从站”(SLAE)。主站可向多种从站发送通信祈求,最多可达247个从站(超过40站的要增长中继器，以避免信号的衰减）。每个从站均有自己的地址编号。、几种常用的通讯概念:1）同步通讯与异步通讯同步通讯: A,B之间用通讯方式来完毕某任务,A向B发送一种信息后,需要得到的确任回应后,A才干继续发送下一种信息，这种通讯方式就是同步通讯

8、异步通讯则不同： 如，一边向B发送信息，一边接受B的确认回应，叫异步通讯2）串行通讯与并行通讯并行通讯:传播中有多种数据位，同步在两个设备之间传播。发送设备将这些数据位通过相应的数据线传送给接受设备,还可附加一位数据校验位。接受设备可同步接受到这些数据,不需要做任何变换就可直接使用。并行方式重要用于近距离通信。如下图：串行通讯:串行数据传播时，数据是一位一位地在通信线上传播的,先由具有几位总线的计算机内的发送设备,将几位并行数据经并-串转换硬件转换成串行方式，再逐位经传播线达到接受站的设备中，并在接受端将数据从串行方式重新转换成并行方式，以供接受方使用。串行数据传播的速度要比并行传播慢得多，但

9、对于覆盖面极其广阔的长距离通讯来说，具有更大的现实意义。如下图:3）单工/半双工全双工串行数据通信的方向性构造有三种，即单工、半双工和全双工。由上图可见:如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方传到另一方B，则称为单工。如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A,但只能由一种方向上的传播存在,称为半双工传播。如果在任意时刻,线路上存在A到B和到A的双向信号传播,则称为全双工。(如电话线就是二线全双工信道)4.S2222R485具体简介）-22- RS23-C是美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口原则。RS是英文“推荐原则”的缩写，232为标记号,C表达修改次数。RS-32-总线原

10、则设有25条信号线,涉及一种主通道和一种辅助通道。在多数状况下重要使用主通道，对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接受线及一条地线。 RS-232-原则规定的常用的数据传播速率为每秒50、75、10、150、30、600、120、240、4800、60、19200波特。 R-232-C原则规定，驱动器容许有200pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用10pFm的通信电缆时,最大通信距离为1m;若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增长。传播距离短的另一因素是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能克制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信。 2)R

11、S-85 S-45总线,在规定通信距离为几十米到上千米时,广泛采用R-485串行总线。R-4采用平衡发送和差分接受,因此具有克制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高敏捷度，能检测低至20mV的电压，故传播信号能在千米以外得到恢复。R45采用半双工工作方式,发送电路须由使能信号加以控制。 R-48用于多点互连时非常以便,可以省掉许多信号线。应用R-48可以联网构成分布式系统，其容许最多并联32台驱动器和2台接受器。若加上8个中继器通讯距离最长可达60米。最高通讯速率可达1M/s 。采用多模光纤的传播距离是510公里,而采用单模光纤可达公里的传播距离。随着通讯速率的增长,通讯距离会变短。 3)-4

12、22RS-422原则全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。RS-2是一种单机发送、多机接受的单向、平衡传播规范，被命名为TI/EIA-422-A原则。 RS422总线和RS48电路原理基本相似,都是以差动方式发送和接受,不需要数字地线。由于接受器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS2更强的驱动能力,故容许在相似传播线上连接多种接受节点,最多可接0个节点。即一种主设备(Mastr)，其他为从设备（av），从设备之间不能通信，因此R-422支持点对多的双向通信。接受器输入阻抗为4，故发端最大负载能力是14k100（终接电阻）。RS-22四线接口由于采用单独的发送和接受通道,

13、因此不必控制数据方向。RS23/RS42/RS45的区别:RS-232、RS-42与S-45都是串行数据接口原则,只对接口的电气特性做出规定,而不波及接插件、电缆或合同,在此基本上顾客可以建立自己的高层通信合同。差动工作是同速率条件下传播距离远的主线因素,这正是RS422/S485与RS22的主线区别，由于R232是单端输入输出，只适合短距离的工作。双工工作时至少需要数字地线。而R4与RS485不需要数字地线。 RS42通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响,RS-422需要一终接电阻，规定其阻值约等于传播电缆的特性阻抗。在矩距离传播时可不需终接电阻,即一般在300米如下不需终接电阻。终接电

14、阻接在传播电缆的最远端。而RS45只能半双工工作，发收不能同步进行,但它只需要一对双绞线，应用简便。S4和5在kps下能传播20米。用新型收发器线路上可连接台设备。-485需要2个终接电阻，其阻值规定等于传播电缆的特性阻抗,在矩距离传播时可不需终接电阻,即一般在300米如下不需终接电阻,终接电阻接在传播总线的两端。 二、变频器通讯 1变频器采用通讯方式的长处: 在机器和设备的控制系统中,对变频器采用串行通讯的进行控制的应用越来越广泛,与老式的控制方式相比较，通讯控制有如下几种重要长处:一） 变频器控制线路连接的最简朴化由于大多数工业总线的物理层均为RS485连接,由控制器(工控机）至变频器的控

15、制线路可采用最简朴的屏蔽双绞线即可实现，与老式的端子控制相比较,不仅可以节省线缆的费用,同步也最大地避免了人工配线过程中浮现的失误。二）变频器与控制器的直接数字互换由于控制器和变频器均为数字控制器件,采用通讯控制可以实现两者之间的直接数字互换，与老式的控制方式相比较,不仅可以节省控制系统/D、D/A模块的成本费用，同步，其控制精度也得到了很大的提高。例如,对变频器采用老式的模拟量控制时，其频率给定精度在50H时为0.0Hz，100Hz时为.1z;如采用通讯控制时,则其精度在最大运营频率（如4Hz)范畴内可达到转（相称于约0.0Hz)。三）多台变频器的远程集中监控随着机器和设备的自动化水平提高,

16、对变频器的远程集中监控已经成为控制系统的必然趋势,采用老式的控制方式基本上无法满足其规定。采用通讯控制方案，可以通过控制器对远程多台变频器实现：对变频器配备参数的设立与调节 对变频器调节参数的整定 对变频器状态的监视及启/停控制 对变频器的故障管理及其故障复位后的重新起动 四)变频器远程/本地切换控制: 这是变频器通讯控制的一种可选功能,容许在调试阶段或控制器/通讯线路浮现故障时,对变频器进行本地控制(通过操作面板或端子控制)。常用的几种变频器通讯方式:1）PLC与变频器之间的通讯：以上的配备图中,可以看出PLC与变频器之间通过MODBUS通讯，直接进行数字互换。减少了采用DA模块等硬件的成本

17、,简化了接线，减少了外界的干扰信号，提高了频率控制的精度。2） 触摸屏或文本显示屏与变频器之间的通讯： 当要实现以上每台变频器的控制时，须配备每台变频器的设备通讯地址,触摸屏或文本显示屏与变频器一致的波特率、校验方式、停止位等参数。 3） 组态监控软件与变频器之间的通讯实现： ）在OFIBUS网络中使用:以西门子POISD总线为例，3RS485组网应注意的问题：1)阻抗匹配问题：信号在传播过程中如果遇到阻抗突变,信号在这个地方就会引起反射,这种信号反射的原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的措施，就是尽量保持传播线阻抗持续,实际工程中在电缆线的末端跨接一种与电缆的

18、特性阻抗同样大小的终端电阻(功耗较大)的原理就是为了减小信号反射。(也可以采用R电路和二极管） 从理论上分析，在传播电缆的末端只要跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻，就能有效的减少信号反射。但是,在实现应用中，由于传播电缆的特性阻抗与通讯波特率等应用环境有关，特性阻抗不也许与终端电阻完全相等，因此或多或少的信号反射还会存在。信号反射对数据传播的影响，归根结底是由于反射信号触发了接受器输入端的比较器，使接受器收到了错误的信号，导致RC校验错误或整个数据帧错误。这种状况是无法变化的,只有尽量去避免它。容易产生阻抗不匹配的状况:应注意总线特性阻抗的不匹配,在阻抗不匹配的地方就会发生信号的反射。下列

19、几种状况易产生阻抗不匹配：(1）总线的不同区段采用了不同电缆（2)某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装()过长的分支线引出到总线（4)R485网络的起始和结束端。(多台通讯调试的时候注意把终端电阻的拨码开关置于“ON”)2)、RS-85接地问题 仅仅用一对双绞线将各个接口的A、B端连接起来,而不对R-485通信链路的信号接地,在某些状况下也可以工作，但给系统埋下了隐患。R48接口采用差分方式传播信号并不需要对于某个参照点来检测信号系统，只需检测两线之间的电位差就可以了。但应当注意的是收发器只有在共模电压不超过一定范畴(-7V至12V)的条件下才干正常工作。当共模电压超过此范畴，就会影响通信的可靠直至损坏接口。如图所示，当发送器A向接受器B发送数据时，发送器的输出共模电压为VOS，由于两个系统具有各自独立的接地系统存在着地电位差GD,那么接受器输入端的共模电压就会达到VCM=VOS+VGP。S-4原则规定VOS3V,但VGPD也许会有很大幅度（十几伏甚至数十伏)，并也许伴有强干扰信号致使接受器共模输入M超过正常围，在信号线上产生干扰电流轻则影响正常通信,重则损坏设备。