CN103533099B - 变频器及其在modbus通讯协议下的地址映射方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变频器及其应用领域，具体的说是一种通过MODBUS协议，将不同品牌变频器的Modbus通信地址，映射到与其相同的功能Modbus通讯地址中的变频器及其在MODBUS通讯协议下的地址映射方法，其特征在于通讯模块内还设有用于接收并存储由系统上位机发送的映射地址的映射地址处理及存储模块，其中映射地址处理及存储模块与参数地址存储模块相连接，本发明与现有技术相比，能将任何厂家变频器的Modbus通信地址映射到与其相同的功能的变频器Modbus通信地址下，在不更换通信程序的前提下，可方便的替换各种型号的待替换。

Description

变频器及其在MODBUS通讯协议下的地址映射方法

技术领域

本发明涉及变频器及其应用领域，具体的说是一种通过MODBUS协议，将不同品牌变频器的Modbus通信地址，映射到与其相同的功能Modbus通讯地址中的变频器及其在MODBUS通讯协议下的地址映射方法。

背景技术

Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（Interface forDistributed Automation，分布式自动化接口）组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。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。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。

此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC、DCS、变频器、智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

随着变频器的广泛应用，其MODBUS通讯功能以其接线简单、抗干扰性强、监控功能强大等特点，在越来越多的现场中被采用。各个变频器厂家的MODBUS通讯协议、端子功能及接线方式基本相同，其通信地址、通信格式及波特率都能看到并可以更改。但是对于各个功能参数的通讯地址是各不相同的，也就是说由于功能参数地址不同，导致目前各个厂家的变频器的MODBUS通讯不能通用。

在自动控制系统中，如果控制器（如上位机、PLC等）是通过MODBUS通讯控制变频器的，假如终端客户的生产线的设备上的变频器突然损坏，通常只能更换原品牌变频器，如果此种变频器停产或采购困难无法买到，用户就会束手无策，而又无法替换为其他品牌的变频器。或设备生产商使用一段时间变频器后因为性能、成本或其他原因想换为别的品牌变频器。因为原有PLC或其他控制程序的存在，不同变频器需要设计不同的程序，如果想更换变频器的话，只能连变频器和控制系统一起更换，需要设备生产商对整套系统进行重新开发设计，给售后服务带来一定困难。给用户造成时间和生产效率上的浪费，给用户造成经济损失。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种能在不更换通信程序的前提下，方便的完成对其他型号变频器的替换的变频器及其在MODBUS通讯协议下的地址映射方法。

本发明可以通过以下措施达到：

一种变频器，设有处理器以及与处理器相连接的支持MODBUS协议的通讯模块，通讯模块内设有用于存储当前变频器参数地址数据的参数地址存储模块，其特征在于通讯模块内还设有用于接收并存储由系统上位机发送的映射地址的映射地址处理及存储模块，其中映射地址处理及存储模块与参数地址存储模块相连接。

本发明中所述映射地址处理及存储模块内包括

用于通过MODBUS协议接收映射地址信息的接收模块、

将接收的映射地址信息与参数地址存储模块内的参数地址相关联的数据关联模块、与数据关联模块相连接的用于控制数据关联模块开启/关闭的使能控制模块、分别与接收模块和数据关联模块相连接的存储模块，其中数据关联模块与参数地址存储模块相连接，使能控制模块与处理器相连接。

本发明中所述变频器还设有显示电路、按键输入电路、经显示电路与处理器相连接的显示屏以及经按键输入电路与处理器相连接的输入键盘，用于实现对本变频器相关参数的输出以及设定，其中处理器可以采用单片机实现。

一种如上所述变频器在MODBUS通讯协议下地址映射方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将新变频器接入MODBUS协议下的系统，该系统包括上位机及至少一个待替换的变频器，其中上位机与至少一个待替换的变频器之间通过MODBUS协议实现通信，

步骤2：将新变频器的通讯格式设定与原变频器一致，使新变频器的通讯模块经MODBUS总线与上位机相连接，其中通讯格式包括波特率、通讯格式、通讯地址；

步骤3：上位机将原变频器需要被上位机读写的参数地址送至新变频器，新变频器的通讯模块内的映射地址处理及存储模块接收该信息，并对其进行存储，同时使能控制模块开启数据关联模块，使数据关联模块将接收的参数地址信息与参数地址存储模块内的本地参数地址信息一一对应关联，

步骤4：将步骤3内的地址映射结果存入存储模块，完成设置地址映射设置，由系统内的上位机发起与新变频器的MODBUS通信，与新变频器通过MODBUS通讯进行参数读写操作，系统正常运行，变频器替换完成。

本发明步骤3中原变频器需要被上位机读写的参数地址为1～N个地址数据，当其被送至新变频器并由新变频器内的接收模块送至存储模块存储后，使用者可以通过输入键盘和显示屏控制数据关联模块，将接收的地址数据与参数地址存储模块内的本地参数地址数据一一对应关联，完成映射。

本发明步骤9中上位机与新变频器进行参数读写操作的MODBUS的通信包括以下步骤：

步骤a：支持MODBUS协议的PLC、上位机或专用控制器以MODBUS协议格式按设置好的相关参数，向新变频器发送读写映射地址的通讯指令；

步骤b：变频器接收到对映射地址的读写指令后，将映射地址对应到本变频器与映射地址相对应的参数地址；

步骤c：本变频器内部处理器按照指令对相应的参数地址的内容进行读写操作；

步骤d：本变频器对相应的参数地址的内容读写操作完成后，按照映射地址组织MODBUS回应帧，发送给PLC、上位机或专用控制器；

步骤e：本条映射地址通讯完毕。

本发明通过设置变频器内置的使能控制模块，来控制数据关联模块的开启/关闭，进而实现地址映射功能的使能或禁止。

本发明允许用户自定义参数的映射地址，即可以将任何支持MODBUS协议的变频器的参数映射到本变频器的任意地址，可用新变频器替换原变频器的通讯地址，来访问自己的地址。

本发明当多个内部映射地址映射到同一参数地址（多个参数地址一样，映射地址不同），则多个映射地址都可以访问到同一个参数地址；或者对多个参数地址设置权值，使得多个不同参数地址使用同一内部映射地址（多个映射地址一样，参数地址不同）时，只有功能码序号较低者有效。

本发明与现有技术相比，能将任何厂家变频器的Modbus通信地址，映射到与其相同的功能的变频器Modbus通信地址下，在不更换通信程序的前提下，可方便的替换其他厂家变频器的方法及变频器；通过变频器内置的设置菜单，通过设置映射地址和参数地址，实现变频器的轻松替换。

附图说明：

附图1是本发明中变频器的结构示意图。

附图2是本发明中实施例所述系统的结构示意图。

附图标记：处理器1、参数地址存储模块2、映射地址处理及存储模块3、接收模块4、数据关联模块5、使能控制模块6、存储模块7、显示电路8、按键输入电路9、显示屏10、输入键盘11、上位机12、变频器13。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，本发明提出了一种变频器，设有处理器1以及与处理器1相连接的支持MODBUS协议的通讯模块，通讯模块内设有用于存储当前变频器参数地址数据的参数地址存储模块2，其特征在于通讯模块内还设有用于接收并存储由系统上位机发送的映射地址的映射地址处理及存储模块3，其中映射地址处理及存储模块3与参数地址存储模块2相连接，其中所述映射地址处理及存储模块3内包括

用于通过MODBUS协议接收映射地址信息的接收模块4、将接收模块4接收的映射地址信息与参数地址存储模块2内的参数地址相关联的数据关联模块5、与数据关联模块5相连接的用于控制数据关联模块5开启/关闭的使能控制模块6、分别与接收模块4和数据关联模块5相连接的存储模块7，其中数据关联模块5与参数地址存储模块2相连接，使能控制模块6与处理器1相连接。

本发明中所述变频器还设有显示电路8、按键输入电路9、经显示电路8与处理器1相连接的显示屏10以及经按键输入电路9与处理器相连接的输入键盘11，用于实现对本变频器相关参数的输出以及设定，其中处理器1可以采用单片机实现。

实施例1：

下面以某变频器系统为例，对本发明作进一步的说明，其中该系统具有上位机及至少设有一个与上位机12在MODBUS协议下通信的待替换的变频器13。

待替换变频器的3000参数地址为运行控制命令字，3001参数地址为主频率给定，2100参数地址为输出频率监视；

当前变频器的3B00参数地址为运行控制命令字，3B01参数地址为主频率给定，1E00参数地址为输出频率监视；

首先通过当前变频器的功能菜单将地址映射功能的使能总开关设置为使能，使地址映射功能有效；

通过当前变频器的功能菜单将映射地址处理及存储模块3中的映射地址1设为3000，映射地址2设为3001，映射地址3设为2100；于此相对应，将参数地址存储模块2中的参数地址1设置为3B00，参数地址2设置为3B01，参数地址1设置为1E00，参数设置完成；

设置完毕后，上位机12与新变频器进行参数读写操作的MODBUS的通信包括以下步骤：

步骤a：支持MODBUS协议的PLC、上位机或专用控制器以MODBUS协议格式按设置好的相关参数，向新变频器发送读写映射地址3000/3001/2100的通讯指令；

步骤b：变频器接收到对映射地址3000/3001/2100的读写指令后，将映射地址对应到本变频器与映射地址相对应的参数地址3B00/3B01/1E00中；

步骤c：本变频器内部处理器按照指令对相应的参数地址3B00/3B01/1E00的内容进行读写操作；

步骤d：本变频器对参数地址3B00/3B01/1E00的内容读写操作完成后，按照映射地址3000/3001/2100组织MODBUS回应帧，发送给PLC、上位机或专用控制器；

步骤e：映射地址通讯完毕。

本发明允许用户自定义参数的映射地址，即可以将任何支持MODBUS协议的变频器的参数映射到本变频器的任意地址，可用MIKOM 变频器替换其他变频器的通讯地址，来访问自己的地址。

本发明当多个内部映射地址映射到同一参数地址（多个参数地址一样，映射地址不同），则多个映射地址都可以访问到同一个参数地址；或者对多个参数地址设置权值，使得多个不同参数地址使用同一内部映射地址（多个映射地址一样，参数地址不同）时，只有功能码序号较低者有效。

本发明与现有技术相比，能将任何厂家变频器的Modbus通信地址，映射到与其相同的功能的变频器Modbus通信地址下，在不更换通信程序的前提下，可方便的替换其他厂家变频器的方法及变频器；通过变频器内置的设置菜单，通过设置映射地址和参数地址，实现变频器的轻松替换。

以上所述，仅为本发明中一例实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡根据本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利要求范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种变频器，设有处理器以及与处理器相连接的支持MODBUS协议的通讯模块，通讯模块内设有用于存储当前变频器参数地址数据的参数地址存储模块，其特征在于通讯模块内还设有用于接收并存储由系统上位机发送的映射地址的映射地址处理及存储模块，其中映射地址处理及存储模块与参数地址存储模块相连接；其中在替换变频器时，上位机将原变频器需要被上位机读写的参数地址送至新变频器，新变频器的通讯模块内的映射地址处理及存储模块接收该信息，并对其进行存储，同时使能控制模块开启数据关联模块，使数据关联模块将接收的参数地址信息与参数地址存储模块内的本地参数地址信息一一对应关联，将地址映射结果存入存储模块，完成设置地址映射设置，由系统内的上位机发起与新变频器的MODBUS通信，与新变频器通过MODBUS通讯进行参数读写操作。

2.根据权利要求1所述的一种变频器，其特征在于所述映射地址处理及存储模块内包括

用于通过MODBUS协议接收映射地址信息的接收模块、

将接收的映射地址信息与参数地址存储模块内的参数地址相关联的数据关联模块、

与数据关联模块相连接的用于控制数据关联模块开启/关闭的使能控制模块、

分别与接收模块和数据关联模块相连接的存储模块，其中数据关联模块与参数地址存储模块相连接，使能控制模块与处理器相连接。

3.根据权利要求2所述的一种变频器，其特征在于所述变频器还设有显示电路、按键输入电路、经显示电路与处理器相连接的液晶屏以及经按键输入电路与处理器相连接的输入键盘，其中处理器采用单片机。

4.一种如权利要求1-3中任意一项所述变频器在MODBUS通讯协议下地址映射方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将新变频器接入MODBUS协议下的系统，该系统包括上位机及至少一个待替换的变频器，其中上位机与至少一个待替换的变频器之间通过MODBUS协议实现通信，

步骤2：将新变频器的通讯格式设定与原变频器一致，使新变频器的通讯模块经MODBUS总线与上位机相连接，其中通讯格式包括波特率、通讯格式、地址；

步骤3：上位机将原变频器需要被上位机读写的参数地址送至新变频器，新变频器的通讯模块内的映射地址处理及存储模块接收该信息，并对其进行存储，同时使能控制模块开启数据关联模块，使数据关联模块将接收的参数地址信息与参数地址存储模块内的本地参数地址信息一一对应关联，

步骤4：将步骤3内的地址映射结果存入存储模块，完成设置地址映射设置，由系统内的上位机发起与新变频器的MODBUS通信，与新变频器通过MODBUS通讯进行参数读写操作，系统正常运行，变频器替换完成。

5.根据权利要求4所述的一种变频器在MODBUS通讯协议下地址映射方法，其特征在于步骤3中原变频器需要被上位机读写的参数地址为1-N个地址数据，当其被送至新变频器并由新变频器内的接收模块送至存储模块存储后，使用者可以通过输入键盘和液晶屏控制数据关联模块，将接收的地址数据与参数地址存储模块内的本地参数地址数据一一对应关联，完成映射。

6.根据权利要求4所述的一种变频器在MODBUS通讯协议下地址映射方法，其特征在于步骤9中上位机与新变频器进行参数读写操作的MODBUS的通信包括以下步骤：

步骤a：支持MODBUS协议的PLC、上位机或专用控制器以MODBUS协议格式按设置好的相关参数，向新变频器发送读写映射地址的通讯指令；

步骤b：变频器接收到对映射地址的读写指令后，将映射地址对应到本变频器与映射地址相对应的参数地址；

步骤c：本变频器内部处理器按照指令对相应的参数地址的内容进行读写操作；

步骤d：本变频器对相应的参数地址的内容读写操作完成后，按照映射地址组织MODBUS回应帧，发送给PLC、上位机或专用控制器；

步骤e：本条映射地址通讯完毕。

7.根据权利要求4所述的一种变频器在MODBUS通讯协议下地址映射方法，其特征在于通过设置变频器内置的使能控制模块，来控制数据关联模块的开启/关闭，进而实现地址映射功能的使能或禁止。

8.根据权利要求4所述的一种变频器在MODBUS通讯协议下地址映射方法，其特征在于当步骤3中将多个本地参数地址映射到同一原参数地址时，多个映射地址都可以访问到同一个参数地址。

9.根据权利要求4所述的一种变频器在MODBUS通讯协议下地址映射方法，其特征在于当步骤3将多个本地参数地址映射到同一原参数地址时，对多个参数地址设置权值，使得多个不同参数地址使用同一内部映射地址时，只有功能码序号较低者有效。