Twido与ATV312的Modbus串行通讯（DO控制命令Modbus给定速度）

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Twido与ATV312 Modbus串行通讯控制

<二>

——Modbus通讯给定速度、DO控制命令

Twido Modbus Serial Communication with ATV312 Edition:2011-6 Twido与ATV312的Modbus串行通讯控制<二> 1

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目录

1. 实验简介 ................................................................................................................................ 3 2. 实验环境 ................................................................................................................................ 3

2.1 硬件环境 .................................................................................................................... 3 2.2 软件环境 .................................................................................................................... 3 3. 硬件连接 ................................................................................................................................ 4

3.1 Twido与变频器的通讯连接 ..................................................................................... 4 3.2 Twido与变频器的端子连接 ..................................................................................... 6 4. ATV312变频器设置 ............................................................................................................ 7

4.1 操作说明 .................................................................................................................... 7 4.2 主要参数设置 ............................................................................................................ 8

4.2.1 恢复出厂设置 ................................................................................................ 8 4.2.2 电机参数 ........................................................................................................ 9 4.2.3 控制方式 ...................................................................................................... 10 4.2.4 通讯参数 ...................................................................................................... 13

5. PLC编程 ............................................................................................................................. 14

5.1 Modbus协议简介 ..................................................................................................... 14 5.2 交换数据表 .............................................................................................................. 14 5.3 ATV312参数说明 ..................................................................................................... 15

5.3.1 读写变量 ...................................................................................................... 15 5.3.2 状态字 .......................................................................................................... 16 5.3.3 控制字 .......................................................................................................... 16 5.3.4 特殊DRIVECOM参数 .................................................................................... 16 5.4 DRIVECOM流程 ......................................................................................................... 17 5.5 TwidoSoft软件的配置 ........................................................................................... 18 5.6 Twido软件编程语句介绍 ....................................................................................... 19

5.6.1 EXCHx指令 ................................................................................................... 20 5.6.2 %MSGx功能块 ............................................................................................... 20 5.7 程序的分步讲解 ...................................................................................................... 21

5.7.1 一台PLC与一台变频器通讯 ...................................................................... 21 5.7.2 一台PLC与多台变频器通讯 ...................................................................... 23

6. 实验调试 .............................................................................................................................. 25

6.1 计算机和PLC连接 .................................................................................................. 26 6.2 交换数据表对照 ...................................................................................................... 26 6.3 动态变量表的读和写 .............................................................................................. 27 6.4 ATV312常见通讯故障 ............................................................................................. 28 7．系统扩展 ............................................................................................................................ 29

7.1 分配器模块和RJ45连接器 .................................................................................... 29 8. 附件 ...................................................................................................................................... 29

8.1 参考程序 .................................................................................................................. 30

8.1.1 Port2口做通讯 ........................................................................................... 30 8.1.2 Port1口做通讯 ........................................................................................... 30

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1. 实验简介

PLC通过modbus监控变频器的运行是工业中较常见的应用，本文以施耐德Twido PLC与

ATV312变频器为例，简要介绍PLC与变频器之间modbus串行通讯的过程，包括硬件接线、变频器参数设置、硬软件组态、上电调试等，实现在PLC上远程控制ATV312变频器的故障初始化，启动/停止，正转/反转，频率给定等。

本文只介绍了本地端子控制变频器启停，Modbus远程通讯控制变频器输出频率的情况，关于端子控制和modbus通讯控制的其他几种混合使用的情况，以及其他施耐德PLC，如Premium，Quantum与ATV312的modbus串行通讯，将在本书的其他文章中介绍。

2. 实验环境

2.1 硬件环境

主要硬件如下： 类型 电源 型号 24V开关电源 数量 1 参考图片 PLC Twido PLC TWDLMDA20DRT(CPU模块)（右） TWDNOZ485T(端子 485扩展模块)（左） 1 变频器 ATV312 1 Modbus通讯电缆 8针MiniDIN圆头线 1 RJ45接头屏蔽双绞线 1 2.2 软件环境

TwidoSoft3.5是施耐德电器支持Twido PLC的编程，调试和运行的工具软件。

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3. 硬件连接

3.1 Twido与变频器的通讯连接

A D+ B D- G 公共

6 1

4 3 6 4 2 5 1 2 3 4 5 6 7 8 D+ D- 不连 /DE DPT 不连 0V 5V 7 8 CAN_H CAN_L CAN_GND D1 D0 不连 10V 公共 1 2 3 4 5 6

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7 8

1 TSXPCX1031-C 转接块的拨码拨到2

2 TWDLMDA20DRT Twido PLC CPU模块 3 4 5 6 7 8

TWDNOZ485T Twido MiniDin 485扩展模块

Port1 8针圆头

RJ45接头

Port2 485端子 通讯扩展口

Port1口通讯 电缆制作图

Port2口通讯 电缆制作图

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3.2 Twido与变频器的端子连接 注意 本实验是以Twido上的DO为例作为ATV3122的控制命令，实际应用过程中可以用其他数字输出设备作为ATV3122控制命令，如端子，其他PLC的DO等。 在4.2.4 控制方式中对ATV312变频器做编程，分别如下： 正转开关－LI1；闭合正转，断开停止。 反转开关－LI2；闭合反转，断开停止。 ATV312的控制端子和PLC端子连接图如下：

1 1 逻辑输入配置开关－source/源极位置； ATV312的详细安装，请参照ATV312的安装手册。

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4. ATV312变频器设置

4.1 操作说明

ATV312的前面板说明如下：

ATV312操作面板

主要操作规则：

旋转导航键对菜单进行浏览，不会对选定项进行存储；

存储选定项，按导航（ENT）键，当存储数值时，显示器会闪烁。

正常显示状态：

无故障出现和无起动时，正常显示有如下几种：

－频率：SUP－菜单中所选的参数的显示(缺省选项：加到电机上的输出频率)。在电流限制模式下，显示器会闪烁。 －init:初始化顺序 －rdY:变频器就绪

－dcb:直流注入制动正在进行

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－nSt:自由停车 －FSt:快速停车

－tUn:正在进行自动整定

故障显示状态：

显示器闪烁指示出现的故障，如果接中文面板，将会显示故障码，请参阅ATV312编程手册中故障处理一节。

任何初始显示状态下，均可以先按Mode键进入rEF菜单，然后旋转导航键找到需要设置菜单。

4.2 主要参数设置

ATV312的主菜单如下，所有的参数均在主菜单的子目录里面进行设置。

4.2.1 恢复出厂设置

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ATV312上电后，如果用户对液晶显示未知，或者变频器设置未知，可以先恢复出厂设置。

如果变频器已经设置过，且不需要恢复出厂设置，请跳过本小节，从4.2.2 电机参数开始进行参数的设置和检查。

参数路径 drC-Fcs 参数说明 返回工厂设置 值 InI 功能描述 No:功能未被激活；InI:恢复工厂设置，此功能被执行后，Fcs又自动回复到nO状态。 恢复出厂设置操作如下：

恢复出厂设置的电机，上电后显示

4.2.2 电机参数 电机参数设定步骤如下： 参数路径 drC-Frs drC-nCr drC-nSP 参数说明 电机额定频率 电机额定电流 电机额定速度 值 50 1.2 1400 功能描述 根据电机的铭牌设置，范围10-500HZ 根据电机的铭牌设置，范围0.25-1.5倍变频器额定电流 根据电机的铭牌设置，范围0-32760RPM ready，按照先后顺序，分别做如下设置。

电机额定频率设定如下；本例中电机的额定频率为50，与出厂设置相同，所以采用出厂设置即可；读者根据实际情况按照电机铭牌上的额定频率进行设定。

电机额定电流设置

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电机额定转速设置

4.2.3 控制方式

如果采用端子启停，Modbus通讯控制速度，ATV312设定步骤如下： 参数路径 CTL-LAC* CTL-FR1* CTL-CHCF* CTL-Cd1* IO-tCC* Flt-OPL IO-rrS FLt-rSF 参数说明 功能访问等级 配置给定1 混合控制模式 值 L3 ndb SEP 功能描述 访问高级功能与混合控制模式的管理 通过modbus总线给定 如果LAC=L3可访问此参数：SIN－组合，控制和频率给定由同一种方式设定；SEP－分离，控制和频率给定由不同的方式设定 Cd1菜单只有在LAC=L3&CHCF=SEP时才有效；tEr-端子控制；LOC-键盘控制；LCC-远程终端控制；Ndb-modbus总线控制；can总线控制。 2C－输入控制运行或停车的打开、闭合状态；3C－脉冲控制，正向或反向脉冲控制起动，停车脉冲控制停车。 带小电机试验时，禁止因为输出电流过小出现的电机缺相故障；一般在变频器最小输出电流大于电机额定电流时需要禁止电机缺相故障。 No－未分配；LI2/3/4/5/6－逻辑输入LI2/3/4/5/6。 当前故障复位分配给端子。 配置通道给定1 tEr 控制类型 电机缺相故障 逻辑输入反转 当前故障复位 2C No LI2 LI3 在任何应用状态下*为必设项。

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功能访问等级设置

配置给定1

混合控制模式设置如下：本例中控制启停和频率给定分别由端子和modbus通讯设定，所以控制模式设为SEP/分离。

配置通道给定1设置如下：设置为tEr/端子控制；tEr为出厂设置。

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禁止电机缺相故障设置如下：当变频器最小输出电流大于电机额定电流时需要禁止电机缺相故障。此处是否禁止，视用户测试的状况而定。

逻辑输入反转设置如下：设置逻辑输入LI2为变频器反转，出厂设置为LI2。用户根据需要可设置逻辑输入反转为LI2/LI3/LI4/LI5/LI6。

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4.2.4 通讯参数

此设置和PLC中的Modbus参数设置保持一致，步骤如下： 参数路径 CON-ADD CON-tbr CON-tfo 参数说明 从站地址 通讯速率 通讯格式 值 功能描述 2. 范围1－247 19200 4.8-4800bps;9.6-9600bps;19.2-19200 8n1 8O1:8个数据位,奇校验,1个停止位 8E1:8个数据位,偶校验,1个停止位 8n1:8个数据位,无校验,1个停止位 8n2:8个数据位,无校验,2个停止位 从站地址设置

通讯速率设置

通讯格式设置

注意 设置完毕后，关闭ATV312电源再重新上电，参数才生效！

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5. PLC编程

5.1 Modbus协议简介

Modbus协议是Modicon公司于1978年开发的一个用于PLC和编程器之间通讯的协议，1980年起，为众多制造商所采用而完全开放，成为“事实上的工业标准”。它实现控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间的通信，支持传统的RS一232／422／ 485设备和最新发展出来的以太网设备。

该协议定义了一个控制器能识别的消息结构，描述了控制器如何请求访问其它设备， 如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它是一种应用层报文传输协议，与底层的物理接口及电气规范无关， 这是其目前生命力仍很强的原因。

Modbus 协议是一个分级结构 (主从式) 异步串行通讯协议，为客户机/服务器方式，可使主站对一个或多个从站进行访问，主站和从站之间允许多点连接。 ? 主站和从站可以有两种对话方式：

?查询方式：主站对一个从站进行对话并等待其回应 ?广播方式：主站对所有从站进行对话 (不等待回应) ? Modbus 的协议中有两种传输方式： ?RTU 方式格式： 地址 命令 数据 CRC 校检 ?ASCII 方式格式： 头码 地址 命令 数据 LRC 校检 尾码 说明：

?RTU (Remote Terminal Unit，远程终端单元) ?CRC (Cyclical Redundancy Check，循环冗余校验)

?LRC (Longitudinal Redundancy Check，纵向冗余校验)

5.2 交换数据表

Twido作为主站进行Modbus通信时，必须编程通信程序，而程序的编写是通过填写字表的方式进行的，以下就Modbus字表进行详细阐述。另外，Twido作为Modbus从站时，是不需要编程的，只需要配置通信参数即可。 读N个字－％MW(功能码03) 表 索引 控制表 0 1 发送表 2 3 4 接收表 5 6 7 8 ? N＋6 01(发送/接收) 03(接收偏移) 从站地址(1?247) 读取的第一个字的地址 读取的字数N 从站地址(1?247) 00(接收偏移值) 读取的第一个字 读取的第二个字 ? 读取的第N个字 ? 03(请求码) 2×N 所读的值占用的字节数 06(发送长度)* 00(发送偏移) 03(请求码) 高字节 低字节 *在应答后，长度会变为接收到的字节长度

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写N个字－％MW(功能码16) 表 索引 控制表 0 1 发送表 接收表 2 3 4 5 6 7 ? N＋5 N＋6 N＋7 N＋8 01(发送/接收) 00(接收偏移) 从站地址(1?247) 所写第一个字地址 所写字的个数N 00(发送偏移值) 所写的第一个字 所写的第二个字 所写第N个字 从站地址(1?247) 所写第一个字地址 所写的字数 16(请求码) 2×N所写字节数 8＋(2×N)发送长度 07(发送偏移) 16(请求码16进制10) 高字节 低字节 有多条EXCH指令时，要使用分时控制 5.3 ATV312参数说明

5.3.1 读写变量

读出变量 地址 3203 3202 3207 7121 3201

写入变量 地址 8501 8502 8504 11920 9623 代码 CMD LFR CMI RPI UFR 说明 DRIVECOM命令字 在线给定频率 内部控制寄存器 PI调节器内部设定点 IR补偿 代码 FRH RFR ULN LFT ETA 说明 给定频率 电机输出频率 线电压 上一次故障 DRIVECOM状态字

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5.3.2 状态字

状态字ETAD(W8603)或CMD(W3201) Bit0 Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bit5 Bit6 Bit7 Bit8 Bit9 Bit10 Bit11 Bit12 Bit13 Bit14 Bit15 准备接通 接通 操作被允许 故障 电压无效 快速制动 接通被禁止 报警 0 线性控制 达到给定值 超过给定值 0 0 按STOP键停止 旋转方向 5.3.3 控制字

控制字ETAD(W8603)或CMD(W3201) Bit0 Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bit5 Bit6 Bit7 Bit8 Bit9 Bit10 Bit11 Bit12 Bit13 Bit14 Bit15 接通 电压无效 快速制动 允许操作 0 0 0 故障复位 0 0 0 正传/反转 斜坡制动 注入制动 快速制动 0 5.3.4 特殊DRIVECOM参数

特殊”DRIVECOM”参数 地址 8606 8601 8603 8602 8605 8604 代码 ERRD CMDD ETAD LFRD FRHD RFRD 说明 故障代码(写保护) 命令字 状态字(写保护) 给定转速 带符号输出转速(写保护) 无符号输出转速(写保护) Twido与ATV312的Modbus串行通讯控制<二> 16

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5.4 DRIVECOM流程

上电 故障？ 是 故障消失，复位 否 接通禁止 ATV锁定 ETA=16#**40 停车 CMD=16#0006 禁止电压 CMD=16#0000 或 CMD=16#0080 功能失常 ATV故障 ETA=16#***8 禁止电压 CMD=16#0000 或 修改配置参数 电机停车 或 禁止电压 CMD=16#0000 或 终端上STOP键 快速停车 CMD=16#0002 禁止电压 CMD=16#0000 或 修改配置参数 电机停车 或 禁止电压 ATV等待 ETA=16#**21 nSt 停车 CMD=16#0006 接通 CMD=16#0007 停车 CMD=16#0006 修改配置参数 电机停车 终端上STOP键 激活运行 CMD=16#***F 快速停车激活 紧急停车 ETA=16#**07 rdY,dCb… 接通 ATV就绪 ETA=16#**23 nSt 激活运行 CMD=16#***F 禁止运行 CMD=16#0007 运行激活 ATV运行 ETA=16#**27 rUn,rdY… ATV312的DRIVERCOM流程

快速停车 CMD=16#000B

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5.5 TwidoSoft软件的配置

步骤 1 动作&示例 新建一个工程 2 选择Twido PLC的CPU，本实验采用了TWDLMDA20DRT 3 选择一个RS485的扩展端口用于与ATV312进行通讯 4 选择TWDNOZ485T,8针miniDIN连接头的扩展模块 Twido与ATV312的Modbus串行通讯控制<二> 18

施耐德技术服务中心 步骤 5 动作&示例

配置两个端口 配置Port1为编程端口，设置如下： 配置Port2为通讯端口，配置如下，且与变频器端的设置一致 Port1 编程端口 Port2 通讯端口 5.6 Twido软件编程语句介绍

一个Twido控制器配置后可与Modbus从设备通信，或以字符模式（ASCII）发送和/或接收消息。

TwidoSoft为这些通信提供了下列功能：

● EXCH指令用于发送/接收消息

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● 交换控制功能模块（％MSG）用于控制数据交换

Twido控制器在处理EXCH指令时使用制定端口的配置协议。每个通信端口可被分配一个不同的协议。通过添加端口号到EXCH或%MSG功能（EXCH1,EXCH2,%MSG1,%MSG2）可以访问通信端口。 5.6.1 EXCHx指令

发送/接收报文；其中x为通讯端口号(1或2) [EXCHx %MWi:L] （i + L <=255）这里：x＝串行口号（1或2）；x＝以太网端口（3;:L＝字表总字数（最大121）。内部字表％Mwi:L的值为i+L<=255。 5.6.2 %MSGx功能块

控制数据交换

这里的x表示控制器端口：“x＝1或2”

● x＝1或2，分别表示控制器串口1或2；

● x＝3，表示控制器的以太网端口（仅适用于TWDLCAE40DRF控制器）。 ％MSGx功能模块管理数据交换且具有三个功能：

● 通信错误校验：

错误校验核实EXCH指令编程的模块长度（字表）足够包含将被发送的消息长度（与字表中的第一个字的低位字节的编程长度比较）。 ● 多消息协调

为了确保多消息发送时的协调性，％MSGx功能模块提供决定前一条消息何时完成所必需的消息。

● 优先消息发送

％MSGx功能模块允许当前消息的发送被停止，以保证紧急消息的立即发送。

参数 输入（或指令）复位 通信完成输出 标识 R %MSGx.D 值 置为1时，通信重新初始化；％MSGx.E=0和％MSGx.D=1。 状态1表示通信在下列情况完成； ● 发送结束（如果是发送） ● 接收结束（收到结束字符） ● 错误 ● 模块重启 状态0表示请求在处理过程中。 状态1表示通信在下列情况完成： ● 命令错误 ● 表配置错误 ● 收到不争取的字符（速率，奇偶，等等） ● 接收表满（未更新） 状态0表示消息长度和连接都正确 故障（出错）输出 %MSGx.E Twido与ATV312的Modbus串行通讯控制<二> 20

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6.1 计算机和PLC连接

连接图如下： 2 3 1 3 2 1 TSXPCX1031-C电缆的圆头与Twido PLC的圆口连接 TSXPCX1031-C转换器拨号到2

TSXPCX1031-C的9针端与计算机的串口连接 6.2 交换数据表对照

注意：该例使用DRIVECOM流程，假如把ATV312设为分离控制方式，也就是通信给定频率，端子控制起停的话，可以不使用DRIVECOM流程。

交换数据表 读变量 ％MW0 ％MW1 ％MW2 ％MW3 ％MW4 ％MW5 ％MW6 ％MW7 值(高位字节) 01 03 01 0c 00 01 00 00 值(高位字节) 01 00 01 21 00 00 00 00 01 21 00 值(低位字节) 06 00 03 81 01 03 02 00 值(低位字节) 0C 07 10 35 02 04 00 00 10 35 02 说明 发送接收：01；发送长度：06(字节) 接收偏移：03；发送偏移：00 从站地址：02；命令代码：03(读变量) 起始变量：16＃0c81(W3201) 数据长度：1 字 从站地址：02；命令代码：03 接收偏移值：00；接收到的字节数：2 读到的寄存器值 说明 发送接收：01；发送长度：12(字节) 接收偏移：00；发送偏移：07 从站地址：02；命令代码：16(写变量) 起始变量：16＃2135(W8501) 数据长度：2字 发送偏移值：00；写的字节数：04 写入变量值1：W8501 写入变量值2：W8502 从站地址：01；命令代码：16(写变量) 起始变量：16＃2135(W8501) 数据长度：2字 从站返回值

写变量 ％MW50 ％MW51 ％MW52 ％MW53 ％MW54 ％MW55 ％MW56 ％MW57 ％MW58 ％MW59 ％MW60 从站返回值

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6.3 动态变量表的读和写

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6.4 ATV312常见通讯故障

出现通讯故障或者变频器故障时，变频器会自动停止输出。在此例中，常见故障是SLF(serial link fault)通讯故障，通讯故障之后10秒变频器会自动停止输出，并在液晶显示器上显示SLF。几种常见的故障－原因－解决方案如下： 故障起因 硬件线路故障 PLC断电 PLC热启动 PLC冷启动 CPU停止运行 故障现象 解决方案 变频器显示 变频器输出 SLF 检查并恢复硬件线路 1 约10秒后停止输出 SLF SLF nSt SLF 约10秒后停止输出 如10秒内不能启动，则停止输出 立即停止输出，变频器复位 约10秒后停止输出 PLC重新热启动 PLC冷启动 PLC启动 恢复运行 通讯自动恢复，显示故障，需要复位 通讯自动恢复，显示故障，需要复位 通讯自动恢复，显示故障，需要复位 通讯自动恢复 通讯自动恢复，显示故障，需要复位 1 10秒为ATV312变频器modbus超时的出厂设定值，即在10秒之内如果没有检测到modbus请求或接收信号，会报SLF故障。此时间一般默认为出厂设定值10秒，见菜单COM-ttO。

故障排除且复位后，变频器状态重新回到waiting或ready，变频器液晶显示rdy(ready/就绪)或nSt(自由停车)后，变频器才能启动。

其他更多ATV312变频器的故障－原因－解决方案，请参照ATV312编程手册的故障－原因－解决方案章节。

1

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7．系统扩展

本例只是对单个变频器进行控制，对于多个变频器连接的情况，需要对硬件和软件进行扩展，软件的扩展已经在之前的5.7.2 一台PLC与多台变频器通讯中进行了讲解，下面对硬件扩展作出说明。

施耐德提供专门的连接器来进行扩展，主要有两种扩展的方式。

7.1 分配器模块和RJ45连接器

使用施耐德的标准扩展设备，通过分配器模块和RJ45连接器方式进行扩展。

1，modbus分支模块LU9 GC3

2，modbus分支电缆VW3 A8 306R** 3，Modbus T形连接器VW3 A8 306TF**

4，线路终端器VW3 A8 306RC或线路终端器VW3 A8 306R

采用标准的modbus连接时，使用线路终端器VW3 A8 306RC；采用modbus jbus连接时，使用VW3 A8 306R线路终端器。两种线路终端器的内部实际结构如下图：

VW3 A8 306RC VW3 A8 306RC

详细的扩展规划，请参照8.1.4《ATV312的modbus用户手册》。

注意 对于使用多台变频器的系统，为保证系统通讯稳定，建议客户使用施耐德的标准modbus扩展设备

8. 附件

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8.1 参考程序

8.1.1 Port2口做通讯

一台PLC与一台变频器com2口

一台PLC与多台变频器com2口

8.1.2 Port1口做通讯

一台PLC与一台变频器com1口

一台PLC与多台变频器com1口

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5.7 程序的分步讲解

5.7.1 一台PLC与一台变频器通讯

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5.7.2 一台PLC与多台变频器通讯

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对于使用多台变频器的系统，为保证系统通讯稳定，建议客户使用施耐德的标准modbus扩展设备

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6. 实验调试

本实验中变频器带小电机驱动风扇进行测试，因此负载使用安全。

注意 在实际应用过程中，在PLC进行通讯测试之前，请用户确保： 1． 如果带有电机负载和机械负载，确保电机的启动和运行不会对实际生产造成影响；否则请降低测试频率或断开负载。 2． 如果没有电机负载或负载较小，确保电机缺相故障已经被禁止。电机缺相故障禁止的设置请参照4.2.3 控制方式中的说明。 Twido与ATV312的Modbus串行通讯控制<二> 25

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ywov.html