永宏P(guān)LC利用MODBUS實現(xiàn)控制多臺變頻器系統(tǒng)的設(shè)計

1、永宏P(guān)LC利用MODBUS實現(xiàn)控制多臺變頻器系統(tǒng)的設(shè)計1引言雖然變頻器廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，但因其顯示面板簡單，且在對數(shù)據(jù)的處理、計算、保存等方面存在弱點，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，通訊技術(shù)與變頻器相結(jié)合可以彌補這些缺點，可以利用PLC與變頻器之間的通訊功能實現(xiàn)遠程控制，同時增強了變頻器對數(shù)據(jù)處理，故障報警等方面的功能。本文以污水處理控制系統(tǒng)為例，介紹利用MODBUS通訊協(xié)議實現(xiàn)永宏P(guān)LC控制3臺變頻器運行系統(tǒng)，使得電機轉(zhuǎn)速、方向、轉(zhuǎn)矩以及變頻器運行參數(shù)等控制變得十分容易和精確。先前的控制是采用3臺變頻器分別控制3臺牽引電機，其轉(zhuǎn)速給定是由操作面板上的操作電位器的旋轉(zhuǎn)

2、給變頻器一個010V的電流信號，這種方式缺點是：（1）各變頻器運行參數(shù)無法準確在運行中獲得；（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）改變其運行參數(shù)，需手動多次調(diào)試；（5）自動化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改進，采用PLC控制，利用MODBUS通訊實現(xiàn)用PLC控制和監(jiān)控變頻器的運行。2相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成及配置系統(tǒng)采用臺灣永宏股份電機有限公司的FBs-60MCT型PLC作為主控制器；TVF2000系列變頻器用于傳動控制；HITECH PWS3261觸摸屏用于人-機信息交換。相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示。在

3、該系統(tǒng)中，PLC的Port 2和變頻器構(gòu)成MODBUS總線，通過PLC去控制三臺變頻器完成系統(tǒng)控制需要，實現(xiàn)對變頻器的速度設(shè)定、運行狀態(tài)監(jiān)控及參數(shù)交換等。3ModBus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)中只有一個設(shè)備能夠建立協(xié)議，其它的設(shè)備只能通過提供數(shù)據(jù)響應(yīng)主機的查詢，或根據(jù)查詢做出相應(yīng)的動作。ModBus協(xié)議定義了主機查詢的格式，其包括：主從機的編址方法（或廣播），要求動作的功能代碼，傳輸數(shù)據(jù)和錯誤校驗等，或不能完成主機要求的動作，它將組織一個故障作為響應(yīng)。MODBUS協(xié)議不需要特別的接口，典型的物理接口是RS485。在MODBUS通訊網(wǎng)絡(luò)中，

4、一般提供中ASCII和RTU兩種通訊模式。本控制系統(tǒng)中，永宏P(guān)LC支持MODBUS協(xié)議，可以靈活運用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)實現(xiàn)本控制系統(tǒng)主要以MODBUS通訊控制實現(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P(guān)LC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筆資料為分別寫入1#2#3#變頻器控制字和給定值1；第1，3，5筆資料為讀取1#2#3#變頻器的狀態(tài)字。時代TVF2000系列變頻器可通過串行RS485總線與外部PLC控制系統(tǒng)進行通訊，通訊協(xié)議為MO

5、DBUS的RTU形式，其控制命令和給定頻率全部來自MODBUS通訊，其RS485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；5202=5 波特率為9600bps；5203=0 無校驗；5003=1.0 通訊超時時間；1001=10 外部命令1為通訊控制；1003=3 電機正反轉(zhuǎn)控制；1104=0.1 頻率給定最小單位0.1HZ;1105=5

6、0 -最大給定頻率為50HZ;1601=7 為通訊允許運行;1604=7 為故障通訊復(fù)位.TVF2000的菜單參數(shù)被一一影射為MODBUS協(xié)議的寄存器,MODBUS通訊對各寄存器的操作,即實現(xiàn)了對TVF2000中與寄存器對應(yīng)的菜單參數(shù)的操作.對應(yīng)的命令寄存器為40001,其中每一位控制的具體內(nèi)容如圖4所示.對每一臺變頻器進行控制時,通過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 0000 0000 0110B 變頻器進入通訊控制就緒狀態(tài);第二,40001=0000 0000&

7、#160;0000 0111B 變頻器進入準備狀態(tài);第三,40001=0000 0000 0000 1111B 發(fā)上升沿脈沖進入運行允許狀態(tài);第四,40001=0000 0000 0010 1111B 啟動變頻器;第五,40001=0000 0000 0110 1111B 按給定頻率值運行.同時,通過對存儲寄存器40004（狀態(tài)字）讀取,可獲得變頻器的運行狀態(tài)等信息,然后通過觸摸屏顯示界面,操作人員可以直觀地了解變頻器運行信息.40004的位址內(nèi)容如圖5所

8、示5程序設(shè)計 ORG M1924FUN 08 7,R1000FUN 08 7,R1100FUN 08 7,R1200 /變頻器就緒/ORG M1962FUN 150P 2,R5800,R5900 /MODBUS通訊工作命令設(shè)定/ORG M10FUN 08P 47,R1000FUN T10 100AND T10FUN 08P 111,R1000 /啟動1#變頻器/ORG 

9、;M11FUN 08P 7,R1000 /停止1#變頻器/ORG M12FUN 08P 47,R1100FUN T11 100AND T11FUN 08P 111,R1100 /啟動2#變頻器/ORG M13FUN 08P 7,R1100 /停止2#變頻器/ORG M14FUN 08P 47,R1200FUN T12 100AND T12FUN 08P 111,R1200 /啟動3#變頻器/ORG M15FUN 08P 15,R1200 /停止3#變頻器/6結(jié)束語利用MODBUS通過PLC來控制多臺TVF2000變頻器的運行,從滿足生產(chǎn)設(shè)備各種不同場合和要求的需要.與原系統(tǒng)相比,在極大程度上提高了自動化程度,使控制變得簡單和精確;而與PLC+D/A模塊這一傳統(tǒng)的控制模式相比,雖然同樣可以達到控制要求,但從經(jīng)濟上考慮,我們一般無法接受昂貴的D/A模塊,在同時控制多臺變頻器時,將使變得系統(tǒng)十分龐大,不利于系統(tǒng)的維護;因而,采用MO