健鼎Omron PLC与Delta VFDE变频器通信异常分析报告.docx
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健鼎Omron PLC与Delta VFDE变频器通信异常分析报告.docx
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健鼎OmronPLC与DeltaVFDE变频器通信异常分析报告
健鼎OmronPLC與DeltaVFD-E變頻器
通信異常分析報告
目錄
健鼎OmronPLC與DeltaVFD-E變頻器通信異常分析報告1
目錄2
1.推薦Modbus接線方式:
3
2.台達E-type變頻器品質未改變(ECN記錄)4
3.機台相同配置,但接地發現差異。
5
4.Omron程式存在隱患6
4.1ModbusRTU規定6
1.2Omron波形圖中的異常6
4.3台達PLC控制波形圖8
4.4Omron資料發送規則驗證10
5.0附錄13
附件1:
OmronPLC12#資料包文13
附件2:
Delta12#資料包文13
附錄3:
ModbusProtocolReferenceGuide節選13
附錄4:
1~4線生產序號14
6.0结语15
1.推薦Modbus接線方式:
485總線是一種用於設備聯網的經濟型的傳統的工業總線方式。
485總線雖然簡單,但必須嚴格安裝施工規範進行佈線。
線材
佈線一定要布多股遮罩雙絞線,單股折彎時易斷,遮罩是考慮抗幹擾,雙絞是因為485通訊採用差模通訊原理,雙絞的抗幹擾性最好。
不採用雙絞線,是極端錯誤的。
網路配置
RS-485網路拓撲一般採用終端匹配的總線型結構,不支援環形或星形網路。
最好採用一條總線將各個節點串接起來,從總線到每個節點的引出線長度應儘量短,以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。
走線
禁止485信號線和強電電源線一同走線。
由於強電具有強烈的電磁信號對弱電進行幹擾,從而導致485信號不穩定,導致通信不穩定。
接地
遮罩層作為地線,將485網路中485設備通訊地連接起來,且必須要單點可靠接地。
單點就是整個485總線上只能是有一個點接地,不能多點接地(一般都是遮罩線作地線)。
終端電阻
485總線隨著傳輸距離的延長,會產生回波反射信號,建議施工時在485通訊的開始端和結束端120歐姆的終端電阻。
2.台達E-type變頻器品質未改變(ECN記錄)
ECN,EngineerchangeNotice
ECNNO.
changecontent
changetime
116A-06B012
增加土耳其文版安裝手冊
2006.11
116A-075019
ETYPE3~5HP440V的POWERBOARD因為後焊IGBT時,有時會燙傷DC1,所以,將DC1由外掛程式元件改成SMD元件。
2007.5
116A-077025
Etypecase換顏色、說明書、crystal的ECN
2007.7
116A-081054
由於新增CANopen機種,所以手冊需更新
2008.1
116A-08A044
為使AMD產品中E-tyap、EL-typae及PF4M機種材料費用及製造費用合理化,將錫絲、錫棒、錫膏、紅膠、防潮膠及散熱膏加入各成品及半成品BOM
2008.11
116A-105061
為因應台達10000-0085及UL要求,空白LABEL需符合PGJI2認證;印刷LABEL需符合PGDQ2認證,此ECN先行修改空白LABEL
2010.5
3.機台相同配置,但接地發現差異。
目前新廠的4條線體中,1#,2#,3#線均安裝在四廠,而4#線安裝在五廠,在測試過程中發現,1#、2#、3#線體的GND顯然比4#線的GND要好很多,以下示波器波形可看到。
圖4-1
8月12日,發現波形圖中雜訊很多,隨後要求重新接地。
圖4.2
8月13日,接地重新安裝後,波形毛刺減弱很多,但仍存在。
圖4.3
1#線波形圖,雖然都在一個公司內,同一批次的變頻器,在不同的廠房有不同的表現。
4.Omron程式存在隱患
4.1ModbusRTU規定
台達VFD-E支援標準的Modbus協定。
在ASCII模式中,使用特定的報文劃分為幀起始和幀結束,一個報文必須以“冒號”字元(十六進位ASCII3A)開始,以“回車換行”(十六進位ASCII為0D和0A)結束。
Modbus報文
在RTU模式中,需要時長至少為3.5個字元時間的空閒間隔將報文幀區分開。
起始
地址
功能碼
數據
CRC校驗
結束
≥3.5字元
8位
8位
8位
N×8位
≥3.5字元
1.2Omron波形圖中的異常
從目前抓取到的波形和資料包文來看,OmronPLC程式發送的Modbus指令並未遵守RTU模式的規定,即兩筆資料間間隔小於3.5字元時間。
以如下示波器波形為例:
對站號1至12的變頻器發送modbus指令,包括H2102的讀操作,H2000、H2001的寫操作。
顯然對12台變頻器做一個巡迴的讀寫操作,PLC會發出12×3=36幀指令,若變頻器全部一次性正確回復,則通信線路上會有36×2=72幀資料。
Omron對H2000,H2001進行寫操作時,若寫不成功,則跳過,但對H2102進行讀操作時,若不成功,則會繼續嘗試3次,3次失敗後,不再繼續讀後續站號,重新開始1#H2001的寫操作。
A類:
出現頻次最多
若正確回復,則不會逾時(即後面的長空隙),從報文可查到,此處是12#的2000寫數據幀和1#的H2102讀數據幀。
兩者間隔時長小於T3.5。
導致變頻器不能識別次數據幀,故出現錯誤,逾時。
此種情況變頻器無法啟動
B類:
出現的頻次較少
未出現逾時,但一個巡迴的資料幀為71筆,顯然PLC未等12#的H2000寫運算元據幀回復,立刻發送1#的H2102讀數據幀。
此種情況變頻器可啟動
C類:
出現頻次最少
未出現逾時,一個巡迴的資料幀為72筆,但從報文來看,回復的數據不全。
此種情況變頻器可啟動
小結:
通過波形和報文可發現出現A類的情況最多,而B、C類情況出現的次數比較隨機,導致啟停時看到的現象就是12#的啟停有反應遲鈍的現象。
4.3台達PLC控制波形圖
都是2Sec/div的測量單位下所採集到的波形。
1)台達是發送一筆資料,待接收完畢後,延遲5msec,然後接著發下一筆資料,使用台達的PLC控制變頻器,在啟停過程非常正常。
2)OmronPLC發送過程中,出現逾時,導致12#啟動出現延遲。
圖1DeltaPLC
圖2OmronPLC
4.4Omron資料發送規則驗證
為驗證OmronPLC的報文發送規則,將站號7變頻器通信線移除,則出現如下波形。
從報文中可知,Omron對變頻器2102讀操作時,若無回回復則會嘗試重發,直至逾時4次,可知逾時部分即為波形稀疏部分。
\x01\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\x9C\x01\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\x9C\x02\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\xAF\x02\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\xAF\x03\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\x7E\x03\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\x7E\x04\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\xC9\x04\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\xC9\x05\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\x18\x05\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\x18\x06\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\x2B\x06\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\x2B\x07\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\xFA\x08\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\x05\x08\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\x05\x09\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\xD4\x09\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\xD4\x0A\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\xE7\x0A\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\xE7\x0B\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\x36\x0B\x06\x20\x01\x13\x88\xDE\x36\x0C\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\x81\x0C\x06\x20\x01\x13\x88\xDF\x81\x01\x06\x20\x00\x00\x01\x43\xCA\x01\x06\x20\x00\x00\x01\x43\xCA\x02\x06\x20\x00\x00\x01\x43\xF9\x02\x06\x20\x00\x00\x01\x43\xF9\x03\x06\x20\x00\x00\x01\x42\x28\x03\x06\x20\x00\x00\x01\x42\x28\x04\x06\x20\x00\x00\x01\x43\x9F\x04\x06\x20\x00\x00\x01\x43\x9F\x05\x06\x20\x00\x00\x01\x42\x4E\x05\x06\x20\x00\x00\x01\x42\x4E\x06\x06\x20\x00\x00\x01\x42\x7D\x06\x06\x20\x00\x00\x01\x42\x7D\x07\x06\x20\x00\x00\x01\x43\xAC\x08\x06\x20\x00\x00\x01\x43\x53\x08\x06\x20\x00\x00\x01\x43\x53\x09\x06\x20\x00\x00\x01\x42\x82\x09\x06\x20\x00\x00\x01\x42\x82\x0A\x06\x20\x00\x00\x01\x42\xB1\x0A\x06\x20\x00\x00\x01\x42\xB1\x0B\x06\x20\x00\x00\x01\x43\x60\x0B\x06\x20\x00\x00\x01\x43\x60\x0C\x06\x20\x00\x00\x01\x42\xD7\x01\x03\x21\x02\x00\x01\x2F\xF6\x01\x03\x21\x02\x00\x01\x2F\xF6\x01\x03\x02\x13\x88\xB5\x12
\x02\x03\x21\x02\x00\x01\x2F\xC5\x02\x03\x02\x13\x88\xF1\x12
\x03\x03\x21\x02\x00\x01\x2E\x14\x03\x03\x02\x13\x88\xCC\xD2
\x04\x03\x21\x02\x00\x01\x2F\xA3\x04\x03\x02\x13\x88\x79\x12
\x05\x03\x21\x02\x00\x01\x2E\x72\x05\x03\x02\x13\x88\x44\xD2
\x06\x03\x21\x02\x00\x01\x2E\x41\x06\x03\x02\x13\x88\x00\xD2
\x07\x03\x21\x02\x00\x01\x2F\x90\x07\x03\x21\x02\x00\x01\x2F\x90
\x07\x03\x21\x02\x00\x01\x2F\x90\x07\x03\x21\x02\x00\x01\x2F\x90
情況2如下
5.0附錄
附件1:
OmronPLC12#資料包文(按兩下圖示即可打開)
附件2:
Delta12#資料包文(按兩下圖示即可打開)
附錄3:
ModbusProtocolReferenceGuide節選
附錄4:
1~4線生產序號
第一條線
第二條線
產品型號
產品序列號
產品型號
產品序列號
037E43A
7T0150026
037E43A
7T0150019
7T0150036,
7T0150029
7T0150016
7T0150033
7T0020019
7T0150004
7T0020026
7T0150066
7T0020002
7T0150054
7T0020033
7T0150007
7T0020018
7T0150031
7T0020034
7T0150011
7T0020020
7T0150009
7T0020022
7T0150003
7T9520016
7T0150024
總計
12臺
12臺
第三條線
第四條線
產品型號
產品序列號
產品型號
產品序列號
037E43A
7T0190058
037E43A
7T0150032
7T0190065
7T01500XX(記錄模糊)
7T0190003
7T0150001
7T0190051
7T0160017
7T0190070
7T0160028
7T0190032
7T0130013
7T0190020
7T0150010
7T0190049
7T0150025
7T0190031
7T0150020
7T0190011
7T0150017
7T0150035
7T0150006
7T0190064
7T0150025
總計
12臺
12臺
6.0结语
近兩年台達的ECN記錄並未涉及到通信部分,因此工程變更並不會造成變頻器品質的下降,可以保證品質和之前一樣,但由於現場的差異,比如電力系統(包括接地、諧波)的影響,即便為同樣的變頻器,不同場合亦會有差異,因此在通信接線方面,務必按照標準的Modbus方式進行接線。
另外,此次服務過程中,發現OmronPLC的指令發送並未符合標準的ModbusRTU格式,這會給機台的正常運轉留下隱患。
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