浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 李興旺 董星濤
[摘要] 本文介紹了一種PLC與變頻調(diào)速器構(gòu)成的多分支通訊網(wǎng)絡(luò)，闡明了該網(wǎng)絡(luò)控制調(diào)速系統(tǒng)與一般模擬量控制調(diào)速系統(tǒng)相比的優(yōu)越性，給出了系統(tǒng)框圖及PLC程序。
[關(guān)鍵詞] PLC 變頻調(diào)速器 多電機(jī)控制 網(wǎng)絡(luò) 通訊協(xié)議 一、引言 以變頻調(diào)速器為調(diào)速控制器的同步控制系統(tǒng)、比例控制系統(tǒng)和同速系統(tǒng)等已廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、紡織、化工等行業(yè)。以比例控制系統(tǒng)為例，一般的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1 所示。
工作時(shí)操作人員通過(guò)控制機(jī)（可為PLC或工業(yè)PC）設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模件發(fā)出控制變頻調(diào)速器的速度指令使各個(gè)變頻調(diào)速器帶動(dòng)電機(jī)按一定的速度比例運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案對(duì)電機(jī)數(shù)目不多，電機(jī)分布比較集中的應(yīng)用系統(tǒng)較合適。但對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)自動(dòng)線，一方面電機(jī)數(shù)目較多，另一方面電機(jī)分布距離較遠(yuǎn)。采用此控制方案時(shí)由于速度指令信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸中的衰減和外界的干擾，使整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低；同時(shí)大量D/A轉(zhuǎn)換模件使系統(tǒng)成本增加。為此我們提出了PLC與變頻調(diào)速器構(gòu)成多分支通訊控制網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)成本較低、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，尤其適合遠(yuǎn)距離，多電機(jī)控制。 二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示，主要由下列組件構(gòu)成；
 1、FX0N—24MR為PLC基本單元，執(zhí)行系統(tǒng)及用戶軟件，是系統(tǒng)的核心。
2、FX0N—485ADP為FX0N系統(tǒng)PLC的通訊適配器，該模塊的主要作用是在計(jì)算機(jī)—PLC通訊系統(tǒng)中作為子站接受計(jì)算機(jī)發(fā)給PLC的信息或在多PLC構(gòu)成n:n網(wǎng)絡(luò)時(shí)作為網(wǎng)絡(luò)適配器，一般只作為規(guī)定協(xié)議的收信單元使用。本文作者在分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將其作為通訊主站使用，完成變頻調(diào)速器控制信號(hào)的發(fā)送。
3、FR—CU03為FR—A044系列比例調(diào)速器的計(jì)算機(jī)連接單元，符合RS—422/RS—485通訊規(guī)范，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)變頻調(diào)速器的連網(wǎng)。通過(guò)該單元能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制（如啟動(dòng)、停止、運(yùn)行頻率設(shè)定）、參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)控等功能，是變頻器的網(wǎng)絡(luò)接口。
4、FR—A044變頻調(diào)查器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。
在1:n（本文中為1:3）多分支通訊網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)變頻器為一個(gè)子站，每個(gè)子站均有一個(gè)站號(hào)，事先由參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定。工作過(guò)程中，PLC通過(guò)FX0N—485ADP發(fā)有關(guān)命令信息后，各個(gè)子站均收到該信息，然后每個(gè)子站判斷該信息的站號(hào)地址是否與本站站號(hào)一致。若一致則處理該信息并返回應(yīng)答信息；若不一致則放棄該信息的處理，這樣就保證了在網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)只有一個(gè)子站與主站交換信息。 三、軟件設(shè)計(jì) 1、通訊協(xié)議
FR—CU03規(guī)定計(jì)算機(jī)與變頻器的通訊過(guò)程如圖3 所示，
該過(guò)程最多分5個(gè)階段。?、計(jì)算機(jī)發(fā)出通訊請(qǐng)求；?、變頻器處理等待；?、變頻器作出應(yīng)答；?、計(jì)算機(jī)處理等待；?、計(jì)算機(jī)作出應(yīng)答。根據(jù)不同的通訊要求完成相應(yīng)的過(guò)程，如寫變頻器啟停控制命令時(shí)完成?~?三個(gè)過(guò)程；監(jiān)視變頻器運(yùn)行頻率時(shí)完成?~?五個(gè)過(guò)程。不論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，均有計(jì)算機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，變頻器只是被動(dòng)接受請(qǐng)求并作出應(yīng)答。每個(gè)階段的數(shù)據(jù)格式均有差別。圖4 分別為寫變頻器控制命令和變頻器運(yùn)行頻率的數(shù)據(jù)格式。
 2、PLC編程
要實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制，必須對(duì)PLC進(jìn)行編程，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)PLC與變頻器信息交換的控制。PLC程序應(yīng)完成FX0N—485ADP通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉(zhuǎn)換及變頻器應(yīng)答信息的處理等工作。PLC梯形圖程序（部分程序）如圖5 所示。
程序中通訊發(fā)送緩沖區(qū)為D127~D149；接受緩沖區(qū)為D150~D160。電機(jī)1啟動(dòng)、停止分別由X0的上升、下降沿控制；電機(jī)2啟動(dòng)、停止分別由X1的上升、下降沿控制；電機(jī)3啟動(dòng)、停止分別由X2的上升、下降沿控制。程序由系統(tǒng)起始脈沖M8002初始化FX0N—485ADP的通訊協(xié)議；然后進(jìn)行啟動(dòng)、停止信號(hào)的處理。以電機(jī)1啟動(dòng)為例，X0的上升沿M50吸合，變頻器1的站號(hào)送入D130，運(yùn)行命令字送入D135，ENQ、寫運(yùn)行命令的控制字和等待時(shí)間等由編程器事先寫入D131、D132、D133；接著求校驗(yàn)和并送入D136、D137；最后置M8122允許RS指令發(fā)送控制信息到。變頻器受到信號(hào)后立刻返回應(yīng)答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根據(jù)情況作出相應(yīng)處理后結(jié)束程序。 四、結(jié)語(yǔ) 1、實(shí)際使用表明，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)定和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。
2、該系統(tǒng)最多可控制變頻調(diào)速器32臺(tái)，最大距離500m。
3、控制多臺(tái)變頻器，成本明顯低于D/A控制方式。
4、隨著變頻器的增加，通訊延遲加大，系統(tǒng)響應(yīng)速度低于D/A控制方式。
----廣州匯尼克供稿
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