■ 東北工業(yè)集團(tuán) （吉林吉林 132021） 牛志斌 陳建國(guó) 劉德偉 金 波

現(xiàn)在的變頻器都帶有RS485接口，可以使用Modbus協(xié)議與其他設(shè)備通過(guò)RS485通信接口實(shí)現(xiàn)通信，并且當(dāng)一臺(tái)外部設(shè)備作為主站，例如PLC做主站時(shí)，可以通過(guò)RS485通信連線，并聯(lián)連接多達(dá)256臺(tái)帶有RS485接口的變頻器或其他設(shè)備的從站。

Modbus通信采用半雙工方式，只需連接兩根線，簡(jiǎn)單可靠。使用Modbus通信可以方便地實(shí)現(xiàn)主機(jī)（包括PLC、觸摸屏、工控機(jī)等）與變頻器、儀表及其他帶有RS485接口設(shè)備的通信。下面介紹一個(gè)觸摸屏PLC一體機(jī)與5臺(tái)變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的應(yīng)用實(shí)例。

1. 系統(tǒng)構(gòu)成

一臺(tái)設(shè)備由4臺(tái)變頻器控制4臺(tái)攪拌風(fēng)機(jī)的交流電動(dòng)機(jī)，另外一臺(tái)變頻器控制零件傳送鏈驅(qū)動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)。根據(jù)技術(shù)要求，需要監(jiān)控、記錄攪拌風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，但變頻器安裝在電氣柜中記錄數(shù)據(jù)不方便；另外還要控制、設(shè)定傳送鏈的鏈速，并且沒有授權(quán)的人員不能隨意更改鏈速，以確保零件傳送鏈的穩(wěn)速運(yùn)行。

為此，決定使用帶有RS485通信接口的觸摸屏PLC一體機(jī)作為監(jiān)控控制器，通過(guò)RS485通信接口采集4臺(tái)攪拌風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)變頻器的轉(zhuǎn)速、負(fù)載數(shù)據(jù)，并在觸摸屏上顯示；另外，通過(guò)RS485通信接口把鏈速設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸給控制鏈速的變頻器，并采集鏈速控制變頻器的實(shí)際轉(zhuǎn)速和負(fù)載數(shù)據(jù)，顯示在觸摸屏上，鏈速設(shè)定采用口令授權(quán)方式。

觸摸屏P L C一體機(jī)作為主站，5臺(tái)變頻器作為從站，5臺(tái)變頻器的RS485通信接口通過(guò)導(dǎo)線并聯(lián)連接到觸摸屏PLC一體機(jī)的RS485接口上，如圖1所示。通過(guò)編制PLC的通信程序控制通信，5臺(tái)變頻器也需要設(shè)置相應(yīng)通信參數(shù)。

2. 變頻器參數(shù)設(shè)置

本系統(tǒng)1～4號(hào)的攪拌風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用深川S200型變頻器控制，鏈速驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用易能EDS800型變頻器控制。為了實(shí)現(xiàn)Modbus通信，變頻器參數(shù)設(shè)置如下：

圖1 觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)連接示意

1號(hào)變頻器設(shè)置F8.00＝1，從站地址為1；2號(hào)變頻器設(shè)置F8.00＝2，從站地址為2；3號(hào)變頻器設(shè)置F8.00＝3，從站地址為3；4號(hào)變頻器設(shè)置F8.00＝4，從站地址為4；1～4號(hào)變頻器均設(shè)置F8.01＝13，通信波特率9 600baud，偶校驗(yàn)（E，8，1）RTU方式。其中偶校驗(yàn)（E，8，1）的含義為偶校驗(yàn)（E），8位數(shù)據(jù)，1位停止位。

鏈速變頻器設(shè)置F0.00＝3，電動(dòng)機(jī)頻率輸入采用串行口給定；F2.14＝13，通信波特率9 600baud，偶校驗(yàn)（E，8，1）RTU方式；F2.15＝5，設(shè)從站地址為5。

3. PLC通信程序編制

本系統(tǒng)所用觸摸屏P L C一體機(jī)的RS485通信接口由PLC控制，所以需要編制PLC程序設(shè)定通信參數(shù)與讀取、設(shè)定變頻器數(shù)據(jù)。

首先，通過(guò)編制P L C梯形圖設(shè)置P L C的通信參數(shù)，如圖2所示。16進(jìn)制數(shù)據(jù)0C087傳送到D8120通信參數(shù)選擇寄存器，0C087代表PLC為主機(jī)、Modbus通信R T U方式、通信波特率9 600baud、8位數(shù)據(jù)、偶校驗(yàn)、1位停止位，與變頻器的通信參數(shù)一致。

使用如圖3所示的寫入指令WR3A將PLC數(shù)據(jù)寄存器D61（其數(shù)據(jù)來(lái)自于觸摸屏設(shè)定的數(shù)據(jù)）的內(nèi)容寫入5號(hào)（K5設(shè)定）地址變頻器的寄存器2001中，2001號(hào)寄存器地址存儲(chǔ)變頻器的設(shè)定頻率，MOV K1 D60指令代表只寫入一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器D61中保存的數(shù)據(jù)。

圖2 PLC通信參數(shù)設(shè)定

圖3 PLC通信寫入指令

圖4 PLC通信讀取指令

通過(guò)如圖4所示的讀取指令RD3A，將3號(hào)（K3設(shè)定）從站地址變頻器中寄存器3004和3005的內(nèi)容寫入寄存器D31和D32，然后在觸摸屏上顯示D31和D32的內(nèi)容（見圖5）。深川變頻器3004號(hào)寄存器存儲(chǔ)的是負(fù)載電流數(shù)據(jù)，3005寄存器存儲(chǔ)的是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)；MOV K2 D30的功能是將十進(jìn)制常數(shù)“2”送入PLC寄存器D30，其中常數(shù)K2存入D30代表傳送的是兩個(gè)連續(xù)的變頻器數(shù)據(jù)。這樣在執(zhí)行RD3A K3 H3004 D30指令時(shí)，變頻器就會(huì)把3004和3005存儲(chǔ)的兩個(gè)連續(xù)變頻器寄存器的數(shù)據(jù)寫入PLC數(shù)據(jù)寄存器D31和D32中。

為了保證PLC與每臺(tái)變頻器的通信都能順暢，與各從站的通信需要分時(shí)段順序進(jìn)行，防止通信競(jìng)爭(zhēng)失敗。其他幾個(gè)從站的通信程序依此類推。

4. 觸摸屏程序設(shè)計(jì)

PLC讀取的數(shù)據(jù)需要顯示在觸摸屏上，設(shè)定數(shù)據(jù)也需要通過(guò)觸摸屏輸入，這樣就需要設(shè)置觸摸屏的畫面與編制一些數(shù)據(jù)計(jì)算宏指令。例如設(shè)置3號(hào)攪拌風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速顯示PLC數(shù)據(jù)寄存器D32中的內(nèi)容，如圖5所示。

通過(guò)觸摸屏宏指令程序的編制，使輸入的直線速度轉(zhuǎn)換為變頻器的設(shè)定頻率數(shù)值，如圖6所示，觸摸屏輸入的直線鏈速存儲(chǔ)在觸摸屏存儲(chǔ)器LW20中，經(jīng)過(guò)如圖7所示的宏指令編程計(jì)算，轉(zhuǎn)化為變頻器頻率設(shè)置數(shù)值存儲(chǔ)在PLC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器D61中，運(yùn)行PLC程序傳輸?shù)?號(hào)地址的變頻器（見圖3）。

圖5 3號(hào)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速顯示的觸摸屏設(shè)置

圖6 觸摸屏鏈速設(shè)定畫面設(shè)計(jì)

圖7 觸摸屏宏指令編程

圖8 串行助手監(jiān)控通信過(guò)程

Modbus通信的難點(diǎn)是通信過(guò)程看不見、摸不著，初次使用Modbus通信時(shí)，可以使用串口調(diào)試助手程序來(lái)監(jiān)控通信過(guò)程，如圖8所示。使用串口調(diào)試助手程序時(shí)，首先在計(jì)算機(jī)USB口插接帶驅(qū)動(dòng)的USB轉(zhuǎn)RS232串行接口轉(zhuǎn)換器件，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)的設(shè)備管理器查看串口地址，再連接一個(gè)RS232接口轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)換電路，將RS485接口端子并聯(lián)連接到變頻器的RS485接口上，設(shè)置好如圖8所示的串行調(diào)試助手的通信數(shù)據(jù)，在PLC與變頻器通信時(shí)，就可以監(jiān)控通信過(guò)程。在圖8a右上的數(shù)據(jù)顯示區(qū)中顯示的就是通信數(shù)據(jù)，通信數(shù)據(jù)格式如圖8b所示。

5. 結(jié)語(yǔ)

變頻器在進(jìn)行RS485通信時(shí)只能作為一個(gè)從站，通信參數(shù)設(shè)置好后，只要主站給變頻器發(fā)出通信指令，變頻器就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行響應(yīng)，或者存儲(chǔ)主站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)到指定的寄存器，或者將主站需求的數(shù)據(jù)傳到主站。無(wú)論P(yáng)LC還是觸摸屏，作為主站時(shí)都要主動(dòng)發(fā)出通信信息，向變頻器索取數(shù)據(jù)或者寫入數(shù)據(jù)。

觸摸屏現(xiàn)在應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)于小型設(shè)備，一臺(tái)觸摸屏PLC一體機(jī)就完全可以實(shí)現(xiàn)所有控制功能，并省去了很多控制按鈕、指示燈、中間繼電器等硬件元件。觸摸屏PLC的通信在應(yīng)用中是個(gè)難點(diǎn)，希望本文能夠起到拋磚引玉的作用，促進(jìn)觸摸屏的使用，促進(jìn)RS485通信的應(yīng)用，使設(shè)備電氣控制更加簡(jiǎn)潔、便利。