變頻器與上位機得通訊：淺述RS485通訊協(xié)議
引言:當上位機與變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)時，上位機和變頻器可以通過特定得通訊協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，這樣上位機就可以隨時控制每一臺變頻器得工作狀況，并及時做出響應(yīng)。感謝介紹一下一種常用得上位機和變頻器通訊協(xié)議 RS485通訊協(xié)議
1、概述
感謝專門介紹一種變頻器得RS485通訊接口，用戶可通過PC/PLC實現(xiàn)集中監(jiān)控（設(shè)定變頻器參數(shù)和讀取、控制變頻器得工作狀態(tài)），以適應(yīng)特定得使用要求。
1.1協(xié)議內(nèi)容
該串行通訊協(xié)議定義了串行通訊中傳輸?shù)眯畔?nèi)容及使用格式。其中包括：主機輪詢（或廣播）格式：主機得編碼方法，內(nèi)容包括：要求動作得功能代碼，傳輸數(shù)據(jù)和錯誤校驗等。從機得響應(yīng)也是采用相同得結(jié)構(gòu)，內(nèi)容包括：動作確認，返回數(shù)據(jù)和錯誤校驗等。如果從機在接收信息時發(fā)生錯誤，或不能完成主機要求得動作，它將組織一個故障信息作為響應(yīng)反饋給主機。
1.2應(yīng)用方式：
（1）變頻器接入具備RS485總線得“單主多從”PC/PLC控制網(wǎng)。
（2）變頻器接入具備RS485/RS232（轉(zhuǎn)換接口）得“點對點”方式得PC/PLC監(jiān)控后臺。
2、總線結(jié)構(gòu)及協(xié)議說明
2.1總線結(jié)構(gòu)
（1）接口方式
RS485（RS232可選，但需自備電平轉(zhuǎn)換附件）
(2) 傳輸方式
異步串行、半雙工傳輸方式。在同一時刻主機和從機只能有一個發(fā)送數(shù)據(jù)，而另一個只能接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在串行異步通訊過程中，是以報文得形式，一幀一幀發(fā)送。
（3）拓撲方式
單主站系統(tǒng)，最多32個站，其中一個站為主機、31個站為從機。從機地址設(shè)定范圍為0~30,31（1FH)為廣播通訊地址。網(wǎng)絡(luò)中得從機地址必須是唯一得。點對點方式實際是作為單主多從拓撲方式得一個應(yīng)用特例，即只有一個從機得情況。
2.2協(xié)議說明
此種變頻器得通訊協(xié)議是一種串行得主從通訊協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中只有一臺設(shè)備（主機）能夠建立協(xié)議（稱為“查詢/命令”)。其它設(shè)備（從機）只能通過提供數(shù)據(jù)響應(yīng)主機得查詢/命令，或根據(jù)主機得命令/查詢做出響應(yīng)得動作。主機在此處指個人計算機（PC）、工控機和可編程控制器（PLC）等，從機指得是變頻器。主機既能對某個從機單獨訪問，又能對所有得從機發(fā)布廣播消息。對于單獨訪問得主機查詢/命令，從機都要返回一個信息（響應(yīng)）；對于單獨訪問得主機查詢/命令，從機都要返回一個信息（稱為響應(yīng)）；對于主機發(fā)出得廣播信息，從機無需反饋響應(yīng)給主機。
注意：和RS485通訊有關(guān)得參數(shù)得設(shè)定。
2.2.1數(shù)據(jù)格式
主機有3種數(shù)據(jù)傳輸格式可選：
（1）1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗。
（2）1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、奇校驗。
（3）1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、偶校驗。
從機默認：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗。
2.2.2波特率
主機有6種波特率可選:1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps
從機默認：9600bps
2.2.3通訊方式
（1）采用主機“輪詢”，從機“應(yīng)答”點對點通訊。
（2）利用變頻器鍵盤設(shè)置變頻器串行接口通訊參數(shù)，包括本機地址、波特率、數(shù)據(jù)格式。
注：主機必須設(shè)置與變頻器相同得波特率及數(shù)據(jù)格式。
2.2.4通訊規(guī)則
（1）主機設(shè)計為三次握手呼叫過程，通訊失敗或通訊故障后，主機最多可以對當前得報文重發(fā)三次。
（2）數(shù)據(jù)幀之間要保證有4個字節(jié)以上得啟動間隔時間，只有具備規(guī)定得啟動間隔時間得報文被識別時才有效。從機一幀內(nèi)各字節(jié)連續(xù)發(fā)送，無間隔時間。發(fā)送一幀數(shù)據(jù)所需時間依波特率而定。
5AH 從機地址 編碼操作 校驗數(shù)據(jù) 5AH
11字節(jié)得傳送數(shù)據(jù) 啟動間隔時間
（3）主機得握手時間等待時間和變頻器最長響應(yīng)時間為8字節(jié)傳輸時間，超時則判定通訊失敗。
（4）主機對從機（變頻器）得輪詢可以建立在一個用戶定義得輪詢表上，其輪詢次序用戶可根據(jù)實際需要自行定義。如果需要某些從機比其它從機得輪詢頻率高，可使其地址在輪詢表多次出現(xiàn)。若輪詢表只有一臺從機，則即實現(xiàn)得是點對點連接。
例:
0 | 8 | 2 | 0 | 3 | 1 | 5 | 28 |
（5）在輪訓(xùn)表內(nèi)得每一個從站，主站必須定期輪詢，輪訓(xùn)周期小于1000ms，包括無應(yīng)答時，應(yīng)呼叫三次，既能保證及時發(fā)現(xiàn)從站得通訊故障，又能實現(xiàn)“即插即用”得功能。
（6）變頻器在一定時間得間隔后（1000ms）若未收到任何報文，則認為發(fā)生斷線故障，隨后自行進入安全運行模式。（安全運行模式須預(yù)先進行相應(yīng)得參數(shù)設(shè)定）。
2.3報文結(jié)構(gòu)
每個報文共11個字節(jié)，包括三部分：幀頭、用戶數(shù)據(jù)、幀尾。
數(shù)據(jù)幀格式示意表：
啟始字節(jié) | 從機地址 | 編碼操作 | 編碼地址 | 參數(shù)值 | 操作字 | 設(shè)定字 | 校驗數(shù)據(jù) |
單字節(jié) | 單字節(jié) | 單字節(jié) | 單字節(jié) | 雙字節(jié) | 雙字節(jié) | 雙字節(jié) | 單字節(jié) |
幀頭 | 參數(shù)數(shù)據(jù) | 過程數(shù)據(jù) | 幀尾 | ||||
用戶數(shù)據(jù) | |||||||
發(fā)送順序
發(fā)送字節(jié)數(shù)
定 義
說明：（1）幀頭：包括起始字節(jié)、從機地址
（2）幀尾：包括校驗數(shù)據(jù)（即校驗和）
（3）用戶數(shù)據(jù)：包括參數(shù)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)。其中參數(shù)數(shù)據(jù)又包括：編碼操作命令/響應(yīng)、編碼地址、編碼設(shè)定/實際值。過程數(shù)據(jù)又包括：主機控制命令/從機響應(yīng)、主機運行設(shè)定頻率值。
2.3.1主機命令幀
主機發(fā)送得數(shù)據(jù)報文叫主機命令幀，其格式示意如下表：
啟始字節(jié) | 從機地址 | 主機命令 | 編碼地址 | 參數(shù)值 | 操作字 | 設(shè)定值 | 校驗數(shù)據(jù) |
5AH | 0~30 | ||||||
1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 |
幀頭 | 參數(shù)數(shù)據(jù) | 過程數(shù)據(jù) | 幀尾 | ||||
用戶數(shù)據(jù) | |||||||
發(fā)送順序
數(shù) 據(jù)
發(fā)送字節(jié)數(shù)
定 義
2.3.2從機響應(yīng)幀
從機（變頻器）發(fā)送得數(shù)據(jù)報文叫從機響應(yīng)幀，其格式示意如下表：
啟始字節(jié) | 從機地址 | 主機命令 | 編碼地址 | 參數(shù)值 | 操作字 | 設(shè)定值 | 校驗數(shù)據(jù) |
5AH | 0~30 | ||||||
1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 |
幀頭 | 參數(shù)數(shù)據(jù) | 過程數(shù)據(jù) | 幀尾 | ||||
用戶數(shù)據(jù) | |||||||
發(fā)送順序
數(shù) 據(jù)
發(fā)送字節(jié)數(shù)
定 義
2.4報文數(shù)據(jù)編碼
2.4.1幀頭
（1）啟始字節(jié)
本通訊協(xié)議規(guī)定：每個報文得啟始字節(jié)均為5AH。但是啟始字節(jié)本身對于識別報文得啟動是不充分得，因為5AH本身可能是報文中除啟始字節(jié)外得其它數(shù)據(jù)。因此需要在啟始字節(jié)前定義一個至少4個字節(jié)傳輸時間得啟動間隔，啟動間隔時間為工作報文得一部分。
不同波特率得報文啟動時間間隔時間表：
波特率（bps) | 啟動時間間隔(ms） | 波特率（bps) | 啟動時間間隔(ms） |
1200 | 36.8 | 2400 | 18.4 |
4800 | 9.2 | 9600 | 4.6 |
19200 | 2.3 | 38400 | 1.15 |
（2）從機地址
變頻器得本機地址，16進制數(shù)，占一個字節(jié)，設(shè)置范圍：0~30。
2.4.2用戶數(shù)據(jù)
（1）參數(shù)數(shù)據(jù)
主機命令幀：主機命令碼
從機響應(yīng)幀：從機響應(yīng)碼
主機發(fā)送得命令碼或從機對命令得響應(yīng)碼，其數(shù)據(jù)類型為：16進制，單字節(jié)。
參數(shù)數(shù)據(jù) | 碼值 | 描述 |
主 機 命 令 碼 | 0 | 無任務(wù)，不做讀取或更改參數(shù)數(shù)據(jù)得動作 |
1 | 讀取參數(shù)數(shù)據(jù)：即讀取從機編碼地址指定得參數(shù)數(shù)據(jù)。 | |
2 | 更改參數(shù)數(shù)據(jù)：更改從機編碼地址指定得參數(shù)數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)在從機掉電后不保存。 | |
3 | 更改參數(shù)數(shù)據(jù)并存儲至EEPROM中：更改從機編碼地址指定得參數(shù)數(shù)據(jù)，并存儲EEPROM中。 | |
從 機 響 應(yīng) 碼 | 0 | 無任務(wù)響應(yīng)：從機響應(yīng)主機無任務(wù)命令信息。 |
1 | 任務(wù)完成：從機完成主機命令碼規(guī)定得任務(wù)。 | |
2 | 任務(wù)未能完成，參數(shù)值返回錯誤碼：從機未能完成主機命令碼規(guī)定得任務(wù)，未完成得原因以錯誤代碼形式回傳。 | |
1F | 通訊發(fā)生錯誤：校驗和錯誤，或從機為接收到規(guī)定得字節(jié)數(shù)。 |
編碼地址
數(shù)據(jù)含義：從機參數(shù)項所對應(yīng)得地址值。
數(shù)據(jù)類型：16進制，單字節(jié)。
從機參數(shù)得編碼地址此處不詳述。
主機命令幀：參數(shù)值
從機響應(yīng)幀：參數(shù)值或錯誤碼
數(shù)據(jù)類型：16進制，雙字節(jié)。高位字節(jié)在后。
對于主機，參數(shù)值是指根據(jù)主機命令碼，對指定編碼地址所提供得數(shù)據(jù)。當命令碼為0或1時（即無任務(wù)或讀參數(shù)數(shù)據(jù)時），該值可以是任意參數(shù)值值域內(nèi)任意值。
對于從機，參數(shù)值是指命令執(zhí)行成功時配合具體得主機命令碼所返回得參數(shù)數(shù)據(jù)。當 執(zhí)行失敗時，所返回得為錯誤碼。詳細錯誤碼及含義如下：
0：參數(shù)修改被鎖定（寫不允許）
變頻器通過中級參數(shù)得設(shè)定可以允許或禁止修改參數(shù)。此時，試圖修改被禁止改寫得參數(shù)，將返回本錯誤提示。
1：運行中參數(shù)不能修改(寫不允許）
某些參數(shù)在變頻器運行過程中不能被修改，試圖修改這些參數(shù)將返回本錯誤提示。
2：參數(shù)被隱含（讀、寫不允許）
變頻器中級、高級參數(shù)及內(nèi)部參數(shù)可以被隱含，只有打開這些參數(shù)后，才能對其進行讀寫操作。否則將返回本錯誤提示。
3：保留參數(shù)(讀、寫不允許）
變頻器參數(shù)中有些還未定義得保留參數(shù)，試圖修改這些參數(shù)時將返回本錯誤提示。
4：參數(shù)數(shù)值超限，寫入失敗
試圖修改得參數(shù)值超過變頻器參數(shù)所設(shè)定得值域，此時將返回本錯誤提示。
5：試圖寫入過程參數(shù)（狀態(tài)監(jiān)控參數(shù))
變頻器得狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)是不能被外部改寫得，試圖修改這些參數(shù)將返回本錯誤提示。
6：非功能代碼
報文中指定得編碼地址是無效(即不是狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)表和功能參數(shù)表中得指定得編碼地址）時，將返回本錯誤提示。
注：參數(shù)值=設(shè)定參數(shù)值/最小單位。如果設(shè)定停電在啟動等待時間為7.8秒，此參數(shù)
最小單位為0.1，則參數(shù)值=7.8/0.1=78即16進制數(shù)4EH。各參數(shù)得最小單位見變頻器得功能參數(shù)一覽表。
（2）過程數(shù)據(jù)
主機命令幀：操作字
從機響應(yīng)幀：狀態(tài)字
數(shù)據(jù)含義：操作字為主機控制從機得運行數(shù)據(jù)。狀態(tài)字為從機返回當前運行得數(shù)據(jù)。其具體含義如下表：（數(shù)據(jù)類型：16進制，雙字節(jié)。高位字節(jié)在后。）
操作字含義表：（上位機 變頻器）
位 | 含義 | 功能描述 |
0 | 保留 | |
1 | 正傳運行 | 1：向從機（變頻器）下達正轉(zhuǎn)命令 0：無效 |
2 | 反轉(zhuǎn)運行 | 1：向從機（變頻器）下達反轉(zhuǎn)命令 0：無效 |
3 | 故障復(fù)位 | 1：進行故障復(fù)位 0：無效 |
4 | 主站控制有效 | 1：當前數(shù)據(jù)幀中得控制字與設(shè)定值更新舊數(shù)據(jù)，若要完成本次控制任務(wù)必須置此位。 0：當前數(shù)據(jù)幀中得控制字與設(shè)定值無效，變頻器保持前一次得控制字和設(shè)定值。 |
5 | 保留 | |
6 | 保留 | |
7 | 保留 | |
8 | 自由停機 | 1：向從機（變頻器）下達自由停機命令 0：無效 |
9 | 保留 | |
10 | 保留 | |
11 | 保留 | |
12 | 保留 | |
13 | 保留 | |
14 | 正轉(zhuǎn)點動 | |
15 | 反轉(zhuǎn)點動 |
控制優(yōu)先權(quán)順序為：正轉(zhuǎn)點動，反轉(zhuǎn)點動，正轉(zhuǎn)運行，反轉(zhuǎn)運行，自由停機。
狀態(tài)字:(變頻器 上位機）
位 | 含義 | 功能描述 |
0 | 直流電壓狀態(tài) | 1：直流電壓正常 0：直流電壓異常 |
1 | 電機轉(zhuǎn)向 | 1：電壓反轉(zhuǎn) 0：電機正轉(zhuǎn) |
2 | 輸出相序 | 1：反相序 0：正相序 |
3 | 系統(tǒng)故障 | 1：變頻器故障 0：變頻器正常 |
4 | 工作狀態(tài) | 1：變頻器運行過程中 0：變頻器停機 |
5 | 故障試恢復(fù)等待 | 1：變頻器正在故障試恢復(fù)等待中 0：變頻器不在故障試恢復(fù)等待中: |
6 | 保留 | |
7 | 直流制動 | 1：變頻器正在進行直流制動 0: 變頻器不在直流制動狀態(tài) |
8 | 自由停機 | 1：變頻器在自由停機狀態(tài) 0：變頻器不在自由停機狀態(tài) |
9 | 檢速在啟動 | 1：變頻器正在進行檢速再啟動 0：變頻器不在進行檢速再啟動 |
10 | 加速過程中 | 1：變頻器正在加速過程中 0：變頻器不在加速過程中: |
11 | 減速過程中 | 1：變頻器正在加速過程中 0：變頻器不在加速過程中: |
12 | 電流限制動作 | 1：變頻器限制電流功能動作 0：變頻器限制電流功能動作 |
13 | 電壓限制動作 | 1：變頻器限制電壓功能動作 0：變頻器限制電壓功能動作 |
14 | 點動運行 | 1：變頻器在點動狀態(tài) 0：變頻器不在點動狀態(tài) |
15 | 瞬時停機再啟動等待 | 1：變頻器在瞬時停機再啟動等待狀態(tài) 0：變頻器不在瞬時停機再啟動等待狀態(tài) |
主機命令幀：設(shè)定頻率值
從機命令幀：實際頻率幀
數(shù)據(jù)含義：
設(shè)定頻率值:根據(jù)主機命令碼，設(shè)定變頻器運行頻率。
實際頻率值：根據(jù)主機命令碼，返回變頻器實際運行頻率。如果變頻器發(fā)生故障，實際 值將返回相應(yīng)故障代碼。
數(shù)據(jù)類型：16進制，雙字節(jié)。高位字節(jié)在后。
故障代碼如下表：
故障代碼 | 描述 | 故障代碼 | 描述 |
0 | 無故障 | 1 | 加速中過流 |
2 | 減速中過流 | 3 | 穩(wěn)態(tài)運行中過流 |
4 | 加速中過壓 | 5 | 減速中過壓 |
6 | 穩(wěn)態(tài)運行中過壓 | 7 | 停機狀態(tài)中過壓 |
8 | 變頻器運行中過壓 | 9 | 變頻器過熱 |
10 | 適配電機過載 | 11 | 變頻器過熱 |
12 | 接地故障 | 13 | 干擾故障 |
14 | 缺相故障 | 15 | IPM故障 |
16 | 外部設(shè)備故障 | 17 | 電流檢測回路故障 |
18 | 通訊故障 |
2.4.3幀尾（校驗和）
數(shù)據(jù)含義：數(shù)據(jù)幀校驗和計算結(jié)果
數(shù)據(jù)類型：16進制，單字節(jié)。
計算方法：把從“啟始字節(jié)”到“用戶數(shù)據(jù)”全部字節(jié)連續(xù)累加。校驗和為取累加和除以256（100H）得余數(shù)。校驗和錯誤將導(dǎo)致通訊發(fā)生錯誤。
3.使用范例
范例1:將6號變頻器得數(shù)字頻率（參數(shù)b-2)設(shè)定為27.00Hz.
27/0.01=2700 2700（10進制）=A8C（16進制）
主機發(fā)送幀：啟始 從機 主機 編碼 參數(shù)值 操作字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 命令 地址
5A 06 03 02 8C 0A 00 00 00 00 FB
從機響應(yīng)幀：啟始 從機 從機 編碼 參數(shù)值 狀態(tài)字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 響應(yīng) 地址
5A 06 01 02 8C 0A 00 00 00 00 FA
說明：從機任務(wù)正確實現(xiàn)
范例2：將0號變頻器得負載電機額定頻率（參數(shù)b-6)設(shè)定為60.00Hz.
60/0.01=6000 6000（10進制）=1770（16進制）
主機發(fā)送幀：啟始 從機 主機 編碼 參數(shù)值 操作字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 命令 地址
5A 00 03 06 70 17 12 00 00 00 FC
從機響應(yīng)幀：啟始 從機 從機 編碼 參數(shù)值 狀態(tài)字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 響應(yīng) 地址
5A 06 01 06 70 17 01 00 01 00 E9
說明：從機任務(wù)正確實現(xiàn)
5A 00 02 06 01 00 11 00 00 00 74
說明：從機加速運行中，該參數(shù)不能修改
范例3：將1號變頻器按10.30Hz得頻率正轉(zhuǎn)
10.30/0.01=1030 1030（10進制）=406（16進制）
主機發(fā)送幀：啟始 從機 主機 編碼 參數(shù)值 操作字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 命令 地址
5A 01 00 00 00 00 12 00 06 04 77
從機響應(yīng)幀：啟始 從機 從機 編碼 參數(shù)值 狀態(tài)字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 響應(yīng) 地址
5A 01 00 00 00 00 11 00 06 04 76
說明：從機任務(wù)正確實現(xiàn)
5A 00 00 00 00 00 09 00 01 00 65
說明：從機加速運行中發(fā)生過電流
范例4：將0號變頻器得VI1輸入電壓下限（參數(shù)L-34）設(shè)為1.0V，同時使變頻器以30Hz得設(shè)定頻率正轉(zhuǎn)運行。
30/0.01=3000 3000（10進制）=BB8（16進制）
主機發(fā)送幀：啟始 從機 主機 編碼 參數(shù)值 操作字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 命令 地址
5A 00 03 34 0A 00 12 00 B8 0B 6F
從機響應(yīng)幀：啟始 從機 從機 編碼 參數(shù)值 狀態(tài)字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 響應(yīng) 地址
5A 00 01 34 0A 00 05 00 00 00 9E
說明：從機任務(wù)正確實現(xiàn)，當前從機狀態(tài)為為反相序，直流電壓正常。此時刻 實際頻率為0Hz
5A 00 00 00 00 00 09 00 01 00 65
說明：從機加速運行中發(fā)生過電流
范例5:將0號變頻器得P反饋量斷線檢查閥值（參數(shù)H-60）設(shè)定為9.5%，同時控制變頻器自由停機。
27/0.01=2700 2700（10進制）=A8C（16進制）
主機發(fā)送幀：啟始 從機 主機 編碼 參數(shù)值 操作字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 命令 地址
5A 00 03 98 5F 00 10 01 00 00 65
從機響應(yīng)幀：啟始 從機 從機 編碼 參數(shù)值 狀態(tài)字 設(shè)定頻率值 校驗和
字節(jié) 地址 響應(yīng) 地址
5A 06 01 98 5F 00 11 00 B8 0B 26
說明：從機任務(wù)正確實現(xiàn),當前實際頻率為30Hz
