一、項目概述
本項目旨在構(gòu)建一個無需 PLC 的控制網(wǎng)絡(luò),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(shè)備,既能降低成本,又簡化控制架構(gòu),提高調(diào)試效率。

二、硬件準備清單
項目 | 作用 | 注意事項 |
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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(gòu)建星型網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(shè)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 |
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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(shè)置為 192.168.0.10,若系統(tǒng)封閉可將網(wǎng)關(guān)設(shè)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(shè)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(shè)置連接目標為當前變頻器 IP(出廠默認或臨時設(shè)定 IP),通訊地址為 1。
進入通信設(shè)置菜單 → Ethernet:
IP 模式設(shè)為“手動 (Manual)”
分別設(shè)置靜態(tài) IP(例如 192.168.0.15)
子網(wǎng)掩碼設(shè)為 255.255.255.0
網(wǎng)關(guān)設(shè)為 0.0.0.0 或根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際填寫
協(xié)議模式選“Modbus TCP(數(shù)值為0)”
設(shè)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(shè)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 |
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啟停指令字 | 0 | 16 位 | 按位控制 |
主頻率設(shè)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(luò)拓撲與安裝規(guī)范
星型結(jié)構(gòu):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(luò)測試:用電腦對每臺設(shè)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 |
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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(luò)隔離為獨立 VLAN,或在交換機端口設(shè)置 MAC 限制防誤插 |
九、維護與優(yōu)化建議
參數(shù)修改后,及時備份 SoMove 配置文件。
每臺變頻器外殼貼上對應的 Modbus 地址。
對 HMI 操作界面設(shè)置密碼權(quán)限,防止誤操作。
每年檢查交換機端口狀態(tài),若有 CRC 錯誤或風扇積灰,應及時更換或清潔。
十、結(jié)語
通過配置 VW3A3616 模塊,為每臺 ATV310 設(shè)置獨立 IP 與 Modbus 地址,采用星型結(jié)構(gòu)與 HMI 建立直接通訊網(wǎng)絡(luò),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(shè)備,易于維護、部署靈活、調(diào)試友好,具有極高的實用價值。