一、項目概述
本項目旨在構建一個無需 PLC 的控制網(wǎng)絡，讓 9 臺施耐德 Altivar-310 系列變頻器通過 Modbus TCP 協(xié)議直接與 HMI（人機界面）通信。HMI 作為唯一主站，所有變頻器作為從站，實現(xiàn)控制指令下發(fā)、狀態(tài)監(jiān)視與參數(shù)交互。
此方案適用于中小型自動化設備，既能降低成本，又簡化控制架構，提高調(diào)試效率。
二、硬件準備清單
| 項目 | 作用 | 注意事項 |
|---|
| Altivar 310 + VW3A3616 模塊 × 9 | 為每臺變頻器提供以太網(wǎng)口 | 模塊需安裝牢固，插入變頻器通信選件槽位 |
| 工業(yè)以太網(wǎng)交換機（≥10口，百兆即可） | 構建星型網(wǎng)絡拓撲 | 建議選擇導軌式金屬殼體工業(yè)交換機 |
| 屏蔽型 CAT5E/6 網(wǎng)線 | 抗干擾通訊電纜 | 單根不超過 100 米，建議屏蔽層一端接地 |
| 支持 Modbus TCP 的 HMI 觸摸屏 | 作為主站控制設備 | 推薦 Weintek、Schneider Magelis 等主流品牌 |
| 24V 直流電源（如 HMI 需供電） | 輔助電源 | 所有設備接地需共用同一 PE 地線 |
三、IP地址與Modbus地址分配建議
| 編號 | 靜態(tài) IP 地址 | 子網(wǎng)掩碼 | Modbus 通訊地址 |
|---|
| 1 | 192.168.0.11 | 255.255.255.0 | 1 |
| 2 | 192.168.0.12 | 255.255.255.0 | 2 |
| … | … | … | … |
| 9 | 192.168.0.19 | 255.255.255.0 | 9 |
HMI 建議設置為 192.168.0.10，若系統(tǒng)封閉可將網(wǎng)關設為 0.0.0.0。
四、使用 SoMove 為每臺變頻器配置 IP 地址
使用網(wǎng)線將電腦與變頻器連接，并將電腦 IP 設置為與變頻器相同網(wǎng)段（如 192.168.0.100）。
打開 SoMove 軟件，選擇“Modbus TCP”連接方式，設置連接目標為當前變頻器 IP（出廠默認或臨時設定 IP），通訊地址為 1。
進入通信設置菜單 → Ethernet：
IP 模式設為“手動 (Manual)”
分別設置靜態(tài) IP（例如 192.168.0.15）
子網(wǎng)掩碼設為 255.255.255.0
網(wǎng)關設為 0.0.0.0 或根據(jù)網(wǎng)絡實際填寫
協(xié)議模式選“Modbus TCP（數(shù)值為0）”
設置 Modbus 從站地址：1~9
寫入?yún)?shù)后重啟變頻器，新 IP 生效。
重復以上步驟，為每臺設備配置唯一 IP 與地址。
五、HMI 通訊變量映射示例
| 功能描述 | 寄存器地址（偏移） | 數(shù)據(jù)類型 | 單位或縮放說明 |
|---|
| 啟停指令字 | 0 | 16 位 | 按位控制 |
| 主頻率設定值（Hz） | 1 | 16 位 | 0.1 Hz / 位 |
| 輸出頻率反饋 | 102 | 16 位 | 0.1 Hz / 位 |
| 運行狀態(tài)字 | 128 | 16 位 | 按位狀態(tài) |
| 故障代碼 | 129 | 16 位 | 數(shù)值 |
注意：ATV310 的 Modbus 寄存器從 40001 起算，部分 HMI 使用“偏移0”，即寄存器 1 對應 40001。
六、網(wǎng)絡拓撲與安裝規(guī)范
星型結構：9 臺變頻器和 1 臺 HMI 全部接入交換機。
EMC 接線要求：
標簽與文檔：
七、系統(tǒng)調(diào)試流程
網(wǎng)絡測試：用電腦對每臺設備 IP 執(zhí)行 ping 測試，確保響應正常。
HMI 通訊測試：
壓力測試：快速切換啟停命令，觀察各 VFD 響應與 HMI 刷新速度是否符合預期（<200ms）。
項目備份：保存每臺 VFD 的 SoMove 配置文件（.stm）及 HMI 工程至版本控制系統(tǒng)中。
八、性能與使用限制
| 項目 | 說明 |
|---|
| 最大更新頻率 | 單臺讀取10個寄存器約需2040ms，9臺輪詢刷新總周期約200400ms |
| 實時性 | 適用于操作監(jiān)控，不適合需要高速互鎖的邏輯控制（<20ms 需引入 PLC） |
| 冗余性 | 交換機故障將導致整體通訊中斷，可考慮采用雙冗余環(huán)網(wǎng) |
| 通信安全 | 建議將控制網(wǎng)絡隔離為獨立 VLAN，或在交換機端口設置 MAC 限制防誤插 |
九、維護與優(yōu)化建議
十、結語
通過配置 VW3A3616 模塊，為每臺 ATV310 設置獨立 IP 與 Modbus 地址，采用星型結構與 HMI 建立直接通訊網(wǎng)絡，不僅簡化了布線與控制邏輯，還節(jié)省了使用 PLC 的硬件成本。此方案特別適用于中小型設備，易于維護、部署靈活、調(diào)試友好，具有極高的實用價值。
