吳浩

摘 要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)了我國工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，交流電機(jī)是現(xiàn)今在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的電動機(jī)，為實現(xiàn)對于交流電機(jī)的調(diào)控現(xiàn)今在其控制中多采用的是變頻器來加以實現(xiàn)的，使用PLC與變頻器的組合控制已經(jīng)成為了主要的控制方式之一。在以往的變頻器控制中PLC的控制方式主要采用的是PLC控制繼電器的啟停來控制變頻器的啟停，而無法實現(xiàn)對于交流電機(jī)的精確控制。為更好地使用PLC來對變頻器進(jìn)行控制可以通過使用PLC與變頻器的通訊來實現(xiàn)對于變頻器的精確控制。文章就如何做好PLC與變頻器之間的通訊來實現(xiàn)對于交流電機(jī)的控制進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：變頻器；PLC通訊；交流電機(jī)

前言

交流電機(jī)是現(xiàn)今采用較多也是較為廣泛的電機(jī)形式.通過在交流電機(jī)的控制中使用變頻器可以實現(xiàn)對于交流電機(jī)的變頻控制，以更好的對交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩進(jìn)行精確的控制。而對于變頻器數(shù)量較多、電機(jī)分布較為廣發(fā)內(nèi)的場合由于需要控制的變頻器較多而PLC中需要控制的I/O輸出點數(shù)和DA數(shù)模的轉(zhuǎn)換通道將較多將極大的影響PLC對于變頻器控制的可靠性和穩(wěn)定性。通過在PLC與變頻器的控制中采用PLC與變頻器的控制中采用PLC以RS-485的通訊方式來實現(xiàn)對于變頻器的方便控制。

1 RS-485控制通訊系統(tǒng)的組成及通訊參數(shù)的設(shè)置

RS-485串行通訊采用的是典型的無協(xié)議通信，在通訊的過程中無須經(jīng)過固定協(xié)議、無須數(shù)據(jù)交換而是主要通過通信端口來進(jìn)行指令的傳輸。某型CPIH型PLC中采用的是兩個RS-485通信解接口，在使用RS-485通信協(xié)議中需要對所使用的串口進(jìn)行預(yù)置。通過使用RS-485通信方式所能控制的變頻器最多可以能夠?qū)崿F(xiàn)對于32臺交流變頻器的控制，因此在進(jìn)行通信前首先需要對通訊端口進(jìn)行正確的硬件連接和相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。在使用PLC對多臺變頻器進(jìn)行通訊控制時，需要在最末端的變頻器添加阻值為100Ω的阻抗，并將撥碼開關(guān)引腳為1的撥碼撥為ON狀態(tài)。顯示為變頻器的終端有電阻的存在。再使用CPIH串口通信來對RS-485通訊進(jìn)行硬件設(shè)置時首先要在PLC的通信接口上外接RS-485通訊選件板，并同時將撥碼開關(guān)中的SW4撥碼開關(guān)撥置到OFF狀態(tài)，將串口1置于通訊狀態(tài)。在使用PLC與變頻器的RS-485串行通訊控制中首先需要對兩者的參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)置，設(shè)置兩者之間能夠相互認(rèn)可的參數(shù)能夠使得通訊的數(shù)據(jù)幀能夠保持一致，通過使用FR-E540的變頻器的通訊參數(shù)通過使用控制面板來進(jìn)行設(shè)置可以使得通訊控制較為簡單。在使用CPIH的通訊并進(jìn)行通訊參數(shù)的設(shè)置時可以較為簡單的進(jìn)行設(shè)置，在設(shè)置時無需使用專用的通訊寄存器對CPIH的通訊參數(shù)來進(jìn)行設(shè)置可以直接使用OMRON中所配用的專用的CX-Programmer通訊軟件按照其所說明的參數(shù)來進(jìn)行設(shè)置，在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時要按照PLC設(shè)定-串口1-通信設(shè)置這一順序來對PLC于變頻器之間的RS-485的通信進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，要注意的是，在設(shè)置時需要保持PLC串口通信所設(shè)置的參數(shù)要與變頻器端所設(shè)置的參數(shù)保持一致，如參數(shù)設(shè)置不一致將會導(dǎo)致兩者之間無法進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)通信。在進(jìn)行通信參數(shù)的設(shè)置時主要有以下幾個通信參數(shù)：（1）通信速率，包含有4800波特率/9600波特率/和19200波特率等多個通信速率，在進(jìn)行參數(shù)的選擇時要與變頻器端保持一致。（2）停止位長，根據(jù)停止位長的不同來進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。（3）奇偶校驗位，根據(jù)奇偶校驗的不同來進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置，此外還有通訊的參數(shù)、通訊校驗時間間隔和通訊更待時間等的參數(shù)。

在使用RS-485通訊方式作為通訊方式時，使用RS-485作為連接通訊時，通訊線主要采用的是雙絞屏蔽電纜，并需要在主機(jī)端和最末一個從機(jī)端連接一個110Ω左右的終端電阻，在使用雙絞線連接時PLC端口處主要接通的是SDA、SDB、RDA、RDB在變頻器端口中連接著R+、R-、S+、S-等幾個端子，并在所串聯(lián)的多個變頻器的終端串聯(lián)一個110Ω的終端電阻。

在變頻器與PLC的連接中變頻器主要采用的是MEMOBUS協(xié)議，在MEMOBUS協(xié)議中其主要通過的是使用主站對從站發(fā)出指令并使用從站進(jìn)行響應(yīng)的形式，在傳輸?shù)闹噶钪懈鶕?jù)所傳輸?shù)闹噶畹膬?nèi)容和功能的不同所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的長度也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中主要包含有：從站地址、所傳輸?shù)墓δ艽a、通信數(shù)據(jù)和故障檢出這些部分所構(gòu)成。同時在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時還需要確保所傳輸?shù)男畔⒅g保持有一定的時間間隔，以確保所傳輸數(shù)據(jù)的信息響應(yīng)。在所傳輸輸中的從站的地址可設(shè)置為（0-20Hex）之間，如將從站地址設(shè)置為0則表示為主站以廣播的形式發(fā)送，而無需變頻器做出反饋響應(yīng)。對于數(shù)據(jù)傳輸中的功能碼則主要傳輸?shù)氖侵付ǖ拇a，其中功能碼主要分為：讀取存儲寄存器中的內(nèi)容、回路測試以及讀多個存儲器的寫入等主要幾個功能。而所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要指的是由存儲寄存器編號與數(shù)據(jù)所組成組合構(gòu)成的一系列的數(shù)據(jù)，根據(jù)所傳輸?shù)闹噶顑?nèi)容的不同也會使得指令數(shù)據(jù)的長度有所改變，在傳輸變頻器故障狀態(tài)時對采用的是CRC-16的形式，一般情況下，計算出的CRC-16時所默認(rèn)的數(shù)值為0，在對變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時需要將MEMOBUS系統(tǒng)中的相應(yīng)參數(shù)設(shè)置為1，對于主站所連接的從站地址中的LSB主要作為MSB，而將所傳輸?shù)淖詈髷?shù)據(jù)的MSB來作為LSB以此為數(shù)據(jù)來完成對于CRC-16的計算，此外對于CRC-16的計算也可以使用來自于從站的響應(yīng)信息來進(jìn)行相應(yīng)的計算，并將計算后的結(jié)果與響應(yīng)信息中的CRC-16中的CRC-16的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對校驗。

2 PLC與變頻器之間的通訊控制的PLC程序的設(shè)計

在完成了對于PLC與變頻器的硬件連接后為實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)通信與控制還需要對PLC進(jìn)行程序編程，通過使用PLC程序來實現(xiàn)對于變頻器中的各種運行控制和數(shù)據(jù)寫入、各種監(jiān)控數(shù)據(jù)的讀取等。在使用PLC程序進(jìn)行設(shè)計編寫時首先需要完成的是需要對于RS-485通信接口及相應(yīng)的硬件通訊適配器的初始化、控制命令字的組合以及代碼轉(zhuǎn)換和變頻器應(yīng)答數(shù)據(jù)的處理。此外在PLC程序的編寫中還需要注意的是需要對變頻器中的各種運行控制和運行數(shù)據(jù)的采集和控制，此外，在PLC通訊程序的設(shè)計中使用RS指令來作為使用來實現(xiàn)對于RS-485功能擴(kuò)展板及特殊適配器進(jìn)行調(diào)用，同時通過使用RS指令將串行數(shù)據(jù)的指令數(shù)據(jù)的格式通過特殊寄存器D8120來對其進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，在參數(shù)設(shè)定時需要注意的是所設(shè)定的數(shù)據(jù)需要與變頻器的數(shù)據(jù)格式類型完全的相匹配以避免兩者之間無法匹配從而無法進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。在使用RS-485通訊時PLC通過傳送指令將所需要通訊的數(shù)據(jù)傳輸裝載到D200開始的連續(xù)的數(shù)據(jù)單元中，D200發(fā)送數(shù)據(jù)的首地址（指針），D0：完成對于所需傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)（點數(shù)）的傳輸，此外，在程序編制時還需要注意的是可以根據(jù)傳輸通信協(xié)議使用常數(shù)直接來對字節(jié)數(shù)進(jìn)行指定，在不進(jìn)行發(fā)送的系統(tǒng)中，將所需發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送點數(shù)設(shè)定為K0，D500為PLC與變頻器控制通信中PLC接收數(shù)據(jù)的首地址（指針），D1數(shù)據(jù)接收的字節(jié)數(shù)，與發(fā)送相同的是可以根據(jù)傳輸通信協(xié)議而將常數(shù)直接指定字節(jié)數(shù)。在編程中需要注意的是數(shù)據(jù)的傳輸發(fā)送使用的是脈沖執(zhí)行方式，使用SETM8122即可。在RS-485串行通訊中發(fā)送指令為TXD和接受指令RXD。參數(shù)“S”為設(shè)置發(fā)送信息的首地址，“D”為接收首地址，“C”為控制字。由于一個字占據(jù)ASCⅡ字符且為兩個字節(jié)，因此，在信息發(fā)送接收時需要按照“S（D）～S（D）+（N÷2）-1”重的內(nèi)容，指令設(shè)置為：S=DM0001，C=#0100，N=#0014的形式，在PLC程序編制時程序發(fā)送成功后將頻率寫入到變頻器中，但此時交流電機(jī)仍無法運轉(zhuǎn)而需要通過向變頻器中發(fā)送HFA指令來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動狀態(tài)和轉(zhuǎn)動方向。

3 結(jié)束語

變頻器在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，使用變頻器可以有效的降低電機(jī)的能耗同時可以對電機(jī)的啟停進(jìn)行保護(hù)。文章在分析PLC與變頻器通訊控制原理的基礎(chǔ)上對如何做好使用PLC對變頻器進(jìn)行通訊控制進(jìn)行了分析闡述。

參考文獻(xiàn)

[1]馮敬璞.PLC通過自由通訊口方式與變頻器通訊[J].可編程控制器與工廠自動化，2006（11）：75-77.

[2]張素文，賀凱歌.基于Profibus-DP的PLC與交流變頻器通訊的實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2008，21（5）：58-59.

[3]劉萬里，殷華文，李壯舉.通過串行通訊實現(xiàn)PLC對變頻器的控制[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2001（11）：38-41.