一、项目概述
本项目旨在构建一个无需 PLC 的控制网络，让 9 台施耐德 Altivar-310 系列变频器通过 Modbus TCP 协议直接与 HMI（人机界面）通信。HMI 作为唯一主站，所有变频器作为从站，实现控制指令下发、状态监视与参数交互。
此方案适用于中小型自动化设备，既能降低成本，又简化控制架构，提高调试效率。
二、硬件准备清单
| 项目 | 作用 | 注意事项 |
|---|
| Altivar 310 + VW3A3616 模块 × 9 | 为每台变频器提供以太网口 | 模块需安装牢固，插入变频器通信选件槽位 |
| 工业以太网交换机（≥10口，百兆即可） | 构建星型网络拓扑 | 建议选择导轨式金属壳体工业交换机 |
| 屏蔽型 CAT5E/6 网线 | 抗干扰通讯电缆 | 单根不超过 100 米，建议屏蔽层一端接地 |
| 支持 Modbus TCP 的 HMI 触摸屏 | 作为主站控制设备 | 推荐 Weintek、Schneider Magelis 等主流品牌 |
| 24V 直流电源（如 HMI 需供电） | 辅助电源 | 所有设备接地需共用同一 PE 地线 |
三、IP地址与Modbus地址分配建议
| 编号 | 静态 IP 地址 | 子网掩码 | Modbus 通讯地址 |
|---|
| 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 建议设置为 192.168.0.10，若系统封闭可将网关设为 0.0.0.0。
四、使用 SoMove 为每台变频器配置 IP 地址
使用网线将电脑与变频器连接，并将电脑 IP 设置为与变频器相同网段（如 192.168.0.100）。
打开 SoMove 软件，选择“Modbus TCP”连接方式，设置连接目标为当前变频器 IP（出厂默认或临时设定 IP），通讯地址为 1。
进入通信设置菜单 → Ethernet：
写入参数后重启变频器，新 IP 生效。
重复以上步骤，为每台设备配置唯一 IP 与地址。
五、HMI 通讯变量映射示例
| 功能描述 | 寄存器地址（偏移） | 数据类型 | 单位或缩放说明 |
|---|
| 启停指令字 | 0 | 16 位 | 按位控制 |
| 主频率设定值（Hz） | 1 | 16 位 | 0.1 Hz / 位 |
| 输出频率反馈 | 102 | 16 位 | 0.1 Hz / 位 |
| 运行状态字 | 128 | 16 位 | 按位状态 |
| 故障代码 | 129 | 16 位 | 数值 |
注意：ATV310 的 Modbus 寄存器从 40001 起算，部分 HMI 使用“偏移0”，即寄存器 1 对应 40001。
六、网络拓扑与安装规范
星型结构：9 台变频器和 1 台 HMI 全部接入交换机。
EMC 接线要求：
标签与文档：
每条网线标注设备编号与 IP。
控制柜内贴置整体网络拓扑图，便于维护。
七、系统调试流程
网络测试：用电脑对每台设备 IP 执行 ping 测试，确保响应正常。
HMI 通讯测试：
压力测试：快速切换启停命令，观察各 VFD 响应与 HMI 刷新速度是否符合预期（<200ms）。
项目备份：保存每台 VFD 的 SoMove 配置文件（.stm）及 HMI 工程至版本控制系统中。
八、性能与使用限制
| 项目 | 说明 |
|---|
| 最大更新频率 | 单台读取10个寄存器约需2040ms，9台轮询刷新总周期约200400ms |
| 实时性 | 适用于操作监控，不适合需要高速互锁的逻辑控制（<20ms 需引入 PLC） |
| 冗余性 | 交换机故障将导致整体通讯中断，可考虑采用双冗余环网 |
| 通信安全 | 建议将控制网络隔离为独立 VLAN，或在交换机端口设置 MAC 限制防误插 |
九、维护与优化建议
十、结语
通过配置 VW3A3616 模块，为每台 ATV310 设置独立 IP 与 Modbus 地址，采用星型结构与 HMI 建立直接通讯网络，不仅简化了布线与控制逻辑，还节省了使用 PLC 的硬件成本。此方案特别适用于中小型设备，易于维护、部署灵活、调试友好，具有极高的实用价值。
