(海利普HLP-SV系列)变频器RS485通信调试基础 点击：7651 | 回复：50
在一般工业应用中，对于变频器的控制大部分采用的是常规控制——开关量、模拟量控制，比较少的采用的是通信总线控制。但就发展趋势而言，因为现场总线的诸多优点——节省材料/工时、可靠性、信息的多样化等，决定了通信的应用在工程中越来越广泛。
要让变频器和上位机进行通信，无论变频器和什么通信，PLC也好、PC机也好、触摸屏也好、单片机也好，就必须先了解变频器的通信结构。先把变频器本身的通信调试通了，才能让它和别的设备进行联调。这就像设备组装一样，必须先保证每个配件是好的，才能组装上去，否则配件都不行，产品整体也就不行了。
在这个帖子里，和大家聊聊关于变频器的通信调试方面的问题。
丹佛斯Danfoss-FC通信协议：该协议为丹佛斯自己的协议，相比标准的Modbus协议，它能够提供更多的变频器数据信息。
Modbua RTU（Remote Termonal Unit）模式：每个8-bit资料由两个4-bit十六进位字元组成，如64H。
Modbua ASCII（American Standand Code for imformation interchange）模式：每个8-bit资料由两个ASCII字元组成，如：一个1 bit资料64H（十六进位）以ASCII64表示，包含6（36H）和4（34H）。
字元符号?? 0????? ? 1??????? 2??????? 3???????? 4??????? 5?????? 6??????? 7
ASCII码 30H?? 31H?? 32H?? 33H?? 34H???35H 36H 37H
字元符号?? 8??????? 9?????? 10?????? 11????? 12???? 13????? 14???? ?15
ASCII码 38H?? 39H?? 41H?? 42H?? 43H?? 44H?? 45H?? 46H
下面是采用丹佛斯Danfoss-FC通信协议进行通信的测试情况（FC通信协议的详细内容，此处不再赘述，请参阅相关资料）。
数据格式：STX LGE ADR CTW REF CS
STX：Start，起始字节。该协议的STX=02H。
LGE：Length，资料长度。是数据字节的数目（CTW和REF均属于数据字节DATA）加地址字节ADR再加CS字节的总和。
4个数据字节的资料长度为：LGE=4+1+1=6；12个数据字节的资料长度为：LGE=12+1+1=14；包含文本的资料长度为：10+n字节。其中
10代表固定字节，n是随着文本的长度而变化的。
ADR：Address，变频器地址。地址范围为1-247。
CTW：Control Word，控制字。
REF：Reference，即参考值、给定值。
CS：帧校验。启动字符至校验和前的数据的加总异或值。
变频器通信模拟测试：
1.做好变频器通信准备工作。
2.打开“串口调试助手V2.2”，设置软件参数——串口号与实际对应（RS232转RS485转换器(电缆)插的COM1口就设置为COM1，插的COM2口就设
置为COM2），波特率为9600bps，8个数据位，偶校验，1个停止位，十六进制显示，十六进制发送。
串口调试助手的串口号设置为通信电缆插在电脑上的实际串口号（COM1或COM2），否则无法发送或接收；
串口调试助手的波特率、数据位、停止位设置必须与PLC程序中对自由口波特率、数据位、停止位的定义相同，否则显示出来的数据可能是不正确的。
变频器以50Hz频率启动：
发送至变频器：02 06 01 04 7C 40 00 3D
变频器执行状态：以49.9Hz运行；
变频器返回数据：02 06 01 0F 07 3F FF CD
第1次发送时返回上图的数据：02 06 01 02 03 00 00 04，这是因为变频器此时正准备以50HZ的频率运行，正在加速过程中，频率还是0HZ（变频器加速时间哪有通信来得快呀，在那ms级的时间里，变频器加速还没反应过来呢）。
变频器在加速过程中，每发送一次该指令，变频器返回的数据都不相同——因为变频器正在加速嘛，频率不同，所以返回数据也不同。等变频器加速到最高频率，第2次发送时才返回：02 06 01 0F 07 3F FF CD
这上面有点奇怪的就是，命令是变频器以50Hz频率启动，可最终变频器却以49.9HZ运行。 理论上，变频器应该以50HZ运行，并且返回数据：02 06 01 0F 07 40 00 4D才对。对于这一点，笔者就没有去仔细研究了，估计是变频器的参数设置有点问题，例如上下限频率或者频率偏置存在些小问题。
读频率最大值：
发送数据至变频器：02 0E 01 11 2F 00 00 00 00 00 00 04 74 00 00 43
变频器返回数据：FF FF FF F7 17 FF FF 79 FF 02 0E 01 21 2F 00 00 00 00 C3 50 02 03 00 00 91，有用的数据(起始字节以后的数据)是：02 0E 01 21 2F 00 00 00 00 C3 50
至于更多的读写变频器参数，笔者就暂时不写了。
关于变频器通信的命令控制字与返回的状态字，请参阅该变频器的相关资料上的通信协议相关描述。
RS485（RS232、RS422）数据总线雷击过压防护
1、RS485 总线的应用领域
l 工业控制，DCS，数据采集系统
l 高速公路收费系统
l 过程控制及制造
l 电力系统采集与控制系统
l 远程终端互连
2、雷击过压防护的必要性
由于RS485总线实行长距离传输(1200米以上)，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压。而RS485收发器工作电压较低（5V左右），其本身耐压非常低（-7~+12V），一旦过压引入，就会击穿损坏芯片。还有强烈的浪涌能量出现时，甚至可以看到收发器爆裂，线路板焦糊的现象。
3、防护方法及原理图
以上为RS485总线的两级防护电路图。当雷击发生时，感应过电压由两端引入，G2与G3进行共模防护，G1进行差模防护，此时过电压被大大削弱到约500V左右，在经过电阻R1、R2限浪，TVS1/2二次限压后，到收发器的电压被箝制在6.8V左右，从而实现对收器的保护。
4、方案选择与对比
G1/G2/G3
R1/R2
TVS1/TVS2
比较
方案一(插件)
YS-301
K250-120U
P6KE6.8CA
体积小/防护中/成本低
方案二(贴片)
SPMB301
10Ω/1W(SMD)
SMBJ6.0CA
体积小/防护中/成本低
方案三(插件)
3RM090/2RM090
K250-120U
P6KE6.8CA
体积大/防护高/成本高
方案四(贴片)
SPC301
10Ω/1W(SMD)
SMBJ6.0CA
体积小/防护中/成本低
5、知识问答
问：各种器件的选择依据是什么？
G1G2G3的选择首先考虑其耐压耐流的能力。如YS-301能承受10/700μS， 4KV雷击测试；90V陶瓷放电管（3RM090L-8）可承受10/700μS, 8KV雷击测试；R1R2可选择限流效果最好的高成PPTC，他既可以是一个限流电阻，也可以当一个保险丝使用。当然这里也可以选择线绕电阻，经过实际测试，该方案中的线绕电阻选择为10Ω/1W,价格低廉，效果不错；PTC则可以采用10Ω左右，100~200MA，耐压250V以上的自恢复保险丝。TVS1/2选择根据芯片的工作电压与耐压决定，一般略高于芯片最高工作电压，可以6.8V-10V之间选择。
问：过压防护标准的依据是什么？
IEC6100-4-5，ITU-T K20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。其通信线路的最高测试标准为10/700μS,4KV。10/700μS为通信线路中感应出的雷电压波形，表示从零值上升至峰为时间为10ms , 下降至峰值的一半为700μS。
问：雷击过压防护的接地要求？
雷击浪涌防护除了需要选择优质的防护器件，进行良好的电路板设计，接地也是其最重要的要求。一般防雷地都必要可靠的连接至大地，且接地电阻不能超过10欧，可靠的接地可以大大提高防护效果，而不良的接地也会大大削弱防护效果。
问：为了降低成本及体积，可不可以只采用一级防护？
不好，能承受大能量雷击的器件不可能一次将雷击电压钳制到芯片可以承受的水平，TVS虽然可以将雷击电压一次钳制到芯片可在承受的水平，但是不能承受大的雷击能量，因此必须两级防护。
问：RS232，RS422的防护与RS485有何区别？
防护方法完全相同。只是根据其工作电压的不同，精细保护器件TVS的电压参数应选择不同。如RS232最大工作电压为15V，则TVS选择为P6KE18CA或贴片SMBJ15CA，RS422最大工作电压为12V，则TVS选择为P6KE15CA或贴片SMBJ12CA。
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