利用MODBUS實(shí)現(xiàn)永宏P(guān)LC控制多臺(tái)變頻器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、利用MODBUS實(shí)現(xiàn)永宏P(guān)LC控制多臺(tái)變頻器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    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

2、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)010v的電流信號(hào)，這種方式缺點(diǎn)是:（1）各變頻器運(yùn)行參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確在運(yùn)行中獲得;（2）控制電位器由于經(jīng)常旋轉(zhuǎn)操作頻繁，使得故障率增高;（3）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;（4）改變其運(yùn)行參數(shù)，需手動(dòng)多次調(diào)試;（5）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。 

3、;2  相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成及配置      系統(tǒng)采用臺(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  mo

4、dbus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。    

5、60; 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。

6、      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=2modbus通訊;  

7、60;     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

8、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最大給定頻率為50hz;        1601=7為通訊允許運(yùn)行;      &

9、#160; 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:      第一步，40001=0000&#

10、160;0000 0000 0110b變頻器進(jìn)入通訊控制就緒狀態(tài);      第二，40001=0000 0000 0000 0111b變頻器進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài);      第三，40001=0000 0000 0000 1111b發(fā)上升沿脈沖進(jìn)入運(yùn)行允許狀態(tài);      第四，40001=0000 0000 0010

11、60;1111b啟動(dòng)變頻器;       第五，40001=0000 0000 0110 1111b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(jiàn)表2。 5  程序設(shè)計(jì)         

12、;org      m1924        fun      08    7,r1000        fun      08    7,r1100  

13、60;     fun      08    7,r1200                             /變頻器就緒/  &#

14、160;     org       m1962        fun      150p  2,r5800,r5900                

15、0;      /modbus通訊工作命令設(shè)定/        org       m10        fun      08p   47,r1000     

16、0;  fun      t10   100        and       t10        fun      08p   111,r1000 

17、0;                         /啟動(dòng)1#變頻器/        org       m11       &

18、#160;fun      08p   7,r1000                             /停止1#變頻器/       

19、60; org       m12        fun      08p   47,r1100        fun      t11   100  

20、0;     and       t11        fun      08p   111,r1100                 &

21、#160;         /啟動(dòng)2#變頻器/        org       m13        fun       08p    7,r1100 

22、60;                          /停止2#變頻器/        org        m14     

23、   fun       08p    47,r1200        fun       t12    100        and    

24、0;   t12        fun       08p    111,r1200                          /啟動(dòng)3#變頻器