1 引言
雖然變頻器廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，但因其顯示面板簡(jiǎn)單，且在對(duì)數(shù)據(jù)的處理、計(jì)算、保存等方面存在弱點(diǎn)，在一定程度上影響了變頻器在復(fù)雜控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。不過(guò)，通訊技術(shù)與變頻器相結(jié)合可以彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，可以利用plc與變頻器之間的通訊功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，同時(shí)增強(qiáng)了變頻器對(duì)數(shù)據(jù)處理，故障報(bào)警等方面的功能。
本文以污水處理控制系統(tǒng)為例，介紹利用modbus通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)永宏plc控制3臺(tái)變頻器運(yùn)行系統(tǒng)，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速、方向、轉(zhuǎn)矩以及變頻器運(yùn)行參數(shù)等控制變得十分容易和精確。先前的控制是采用3臺(tái)變頻器分別控制3臺(tái)牽引電機(jī)，其轉(zhuǎn)速給定是由操作面板上的操作電位器的旋轉(zhuǎn)給變頻器一個(gè)0～10v的電流信號(hào)，這種方式缺點(diǎn)是:
?。?）各變頻器運(yùn)行參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確在運(yùn)行中獲得;
?。?）控制電位器由于經(jīng)常旋轉(zhuǎn)操作頻繁，使得故障率增高;
?。?）由于變頻器一般安裝在控制柜中，較難得到其面板上的頻率信息;
?。?）改變其運(yùn)行參數(shù)，需手動(dòng)多次調(diào)試;
?。?）自動(dòng)化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改進(jìn)，采用plc控制，利用modbus通訊實(shí)現(xiàn)用plc控制和監(jiān)控變頻器的運(yùn)行。
2 相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成及配置
系統(tǒng)采用中國(guó)臺(tái)灣永宏股份電機(jī)有限公司的fbs-60mct型plc作為主控制器;
tvf2000系列變頻器用于傳動(dòng)控制;hitech pws3261觸摸屏用于人-機(jī)信息交換。相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示。在該系統(tǒng)中，plc的port 2和變頻器構(gòu)成modbus總線，通過(guò)plc控制3臺(tái)變頻器完成系統(tǒng)控制需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的速度設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及參數(shù)交換等。
3 modbus通訊協(xié)議
modbus通訊協(xié)議，是一種串行的、非同步的主從通訊協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)設(shè)備能夠建立協(xié)議，其它的設(shè)備只能通過(guò)提供數(shù)據(jù)響應(yīng)主機(jī)的查詢，或根據(jù)查詢做出相應(yīng)的動(dòng)作。modbus協(xié)議定義了主機(jī)查詢的格式，其包括:主從機(jī)的編址方法（或廣播），要求動(dòng)作的功能代碼，傳輸數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤校驗(yàn)等，或不能完成主機(jī)要求的動(dòng)作，它將組織一個(gè)故障作為響應(yīng)。modbus協(xié)議不需要特別的接口，典型的物理接口是rs-485。在modbus通訊網(wǎng)絡(luò)中，一般提供中ascii和rtu兩種通訊模式。
本控制系統(tǒng)中，永宏plc支持modbus協(xié)議，可以靈活運(yùn)用ascii和rtu兩種通訊模式，tvf2000變頻器支持modbus中的rtu通訊模式。
4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
本控制系統(tǒng)主要以modbus通訊控制實(shí)現(xiàn)。因此，主控設(shè)備和受控設(shè)備必須都支持modbus協(xié)議，永宏plc提供了方便快捷的 modbus master表格，直觀易懂，如圖2所示。其中，第0，2，4項(xiàng)資料為分別寫入1#2#3#變頻器控制字和給定值1;第1，3，5項(xiàng)資料為讀取1#2#3#變頻器的狀態(tài)字。
時(shí)代tvf2000系列變頻器可通過(guò)串行rs-485總線與外部plc控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，通訊協(xié)議為modbus的rtu形式，其控制命令和給定頻率全部來(lái)自modbus通訊，其rs-485總線結(jié)構(gòu)如圖3所示。tvf2000變頻器的寄存器40001為控制字，寄存器40002為給定值1，寄存器40004為狀態(tài)字，寄存器40005為實(shí)際值。
其相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下:
5005=2—modbus通訊;
5201=1，2，3—變頻器站號(hào);
5202=5—波特率為9600bps;
5203=0—無(wú)校驗(yàn);
5003=1.0—通訊超時(shí)時(shí)間;
1001=10—外部命令1為通訊控制;
1003=3—電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制;
1104=0.1—頻率給定最小單位0.1hz;
1105=50—給定頻率為50hz;
1601=7—為通訊允許運(yùn)行;
1604=7—為故障通訊復(fù)位.
tvf2000的菜單參數(shù)被一一映射為modbus協(xié)議的寄存器，modbus通訊對(duì)各寄存器的操作，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)tvf2000中與寄存器對(duì)應(yīng)的菜單參數(shù)的操作。對(duì)應(yīng)的命令寄存器為40001，其中每一位控制的具體內(nèi)容如表1所示。
對(duì)每一臺(tái)變頻器進(jìn)行控制時(shí),通過(guò)hitech觸摸屏給定起停信息,變頻器的位置信息如下:
步，40001=b變頻器進(jìn)入通訊控制就緒狀態(tài);
第二，40001=b變頻器進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài);
第三，40001=b發(fā)上升沿脈沖進(jìn)入運(yùn)行允許狀態(tài);
第四，40001=b啟動(dòng)變頻器;
第五，40001=b按給定頻率值運(yùn)行。
同時(shí)，通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)寄存器40004讀取，可獲得變頻器的運(yùn)行狀態(tài)等信息,然后通過(guò)觸摸屏顯示界面，操作人員可以直觀地了解變頻器運(yùn)行信息。40004的位址內(nèi)容見表2。
5 程序設(shè)計(jì)
org m1924
fun 08 7,r1000
fun 08 7,r1100
fun 08 7,r1200
/＊變頻器就緒＊/
org m1962
fun 150p 2,r5800,r5900
/＊modbus通訊工作命令設(shè)定＊/
org m10
fun 08p 47,r1000
fun t10 100
ａnd t10
fun 08p 111,r1000
/＊啟動(dòng)1#變頻器＊/
org m11
fun 08p 7,r1000
/＊停止1#變頻器＊/
org m12
fun 08p 47,r1100
fun t11 100
?。醤d t11
fun 08p 111,r1100
/＊啟動(dòng)2#變頻器＊/
org m13
fun 08p 7,r1100
/＊停止2#變頻器＊/
org m14
fun 08p 47,r1200
fun t12 100
ａnd t12
fun 08p 111,r1200
/＊啟動(dòng)3#變頻器＊/
org m15
fun 08p 15,r1200
/＊停止3#變頻器＊/
6 結(jié)束語(yǔ)
利用modbus通過(guò)plc來(lái)控制多臺(tái)tvf2000變頻器的運(yùn)行，從滿足生產(chǎn)設(shè)備各種不同場(chǎng)合和要求的需要。與原系統(tǒng)相比，在極大程度上提高了自動(dòng)化程度，使控制變得簡(jiǎn)單和精確;而與plc+d/a模塊這一傳統(tǒng)的控制模式相比,雖然同樣可以達(dá)到控制要求，但從經(jīng)濟(jì)上考慮，我們一般無(wú)法接受昂貴的d/a模塊，在同時(shí)控制多臺(tái)變頻器時(shí)，將使變得系統(tǒng)十分龐大，不利于系統(tǒng)的維護(hù);因而，采用modbus等總線結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備控制要求，是工業(yè)控制的一種趨勢(shì)。同時(shí)，隨著變頻技術(shù)與計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)相結(jié)合，plc和變頻器的通訊控制將更加廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。本文筆者多次設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)用于污水處理系統(tǒng)，食品、藥品和化妝品等包裝系統(tǒng)中，自動(dòng)化程度大大提高，系統(tǒng)運(yùn)行故障率則大大減少，是值得推廣和應(yīng)用的傳動(dòng)控制系統(tǒng)。
會(huì)員1.png)
