正弦變頻器同PLC通訊在膠輥機(jī)械上的實(shí)際應(yīng)用
摘 要：本文介紹了三菱FX系列PLC與正弦變頻器之間RS-485通訊控制及數(shù)據(jù)格式，詳細(xì)分析了通訊控制調(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。并給出了應(yīng)用實(shí)例及其PLC程序設(shè)計(jì)的思路。
一、 引言
在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，PLC和變頻器的綜合應(yīng)用最為普遍。比較傳統(tǒng)的應(yīng)用一般是使用PLC的輸出接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)中間繼電器來(lái)控制變頻器的啟動(dòng)、停止或是多段速，采用PLC加D/A 擴(kuò)展模塊控制變頻器的頻率。采用D/A擴(kuò)展模塊控制變頻器的頻率時(shí)，容易受到模擬量信號(hào)的波動(dòng)和因距離不一致而造成的模擬量信號(hào)衰減不一致的影響，使整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低。從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)考慮，當(dāng)需要控制多臺(tái)變頻器時(shí)，如果采用D/A擴(kuò)展模塊，成本將是使用RS-485通訊的多倍，例如：一塊FX2N-2DA（兩路模擬量輸出模塊）價(jià)格在1000元以上，而一塊FX2N-485BD（FX系列的485通訊板）價(jià)格在200元左右。而使用RS-485通訊控制，很容易實(shí)現(xiàn)多變頻器之間的同步和比例聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。該系統(tǒng)具有成本低、信號(hào)精度高（可達(dá)變頻器最高分辨率）、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。
二、系統(tǒng)配置
膠輥機(jī)械控制系統(tǒng)共使用3臺(tái)變頻器，分別控制行走小車(chē)，主軸，擠出機(jī)的速度。要求分為自動(dòng)/手動(dòng)控制，觸摸屏界面為開(kāi)機(jī)界面手動(dòng)、自動(dòng)和手動(dòng)/自動(dòng)選擇四個(gè)界面；自動(dòng) 狀態(tài)時(shí)通過(guò)在觸摸屏上選擇不同的比例來(lái)控制3臺(tái)變頻器的頻率和起停；手動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以單獨(dú)操作三臺(tái)變頻器的正反轉(zhuǎn)和頻率。
三、系統(tǒng)硬件組成和連接
根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，選用以下器件：
1． PLC選用日本三菱公司FX1N-14MR；
2． PLC485通訊擴(kuò)展板FX1N-485-BD（同變頻器作通訊用）；
3． 觸摸屏為WEINVIEW MT500 5.7寸256色觸摸屏；
4． 觸摸屏同的PLC連接電纜；
5． 變頻器采用我公司自主研發(fā)的正弦SINE003系列變頻器，具有低頻轉(zhuǎn)距大，帶載
能力強(qiáng)，保護(hù)功能完善等特點(diǎn)；
四、通訊協(xié)議
正弦變頻器內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)RS-485通訊接口，其通訊協(xié)議格式如下表：
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發(fā)送順序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
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數(shù) 據(jù) 包 頭 |
從機(jī)地址 |
從機(jī)地址 |
狀態(tài)代碼 |
狀態(tài)代碼 |
命令代碼 |
命令代碼 |
數(shù)據(jù)地址 |
數(shù)據(jù)地址 |
數(shù)據(jù)信息 |
數(shù)據(jù)信息 |
數(shù)據(jù)信息 |
數(shù)據(jù)信息 |
異或校驗(yàn) |
異或校驗(yàn) |
數(shù)據(jù)包尾 | |
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定義 |
頭 |
地址區(qū) |
狀態(tài)區(qū) |
命令區(qū) |
代碼區(qū) |
數(shù)據(jù)區(qū) |
校驗(yàn) |
尾 | ||||||||
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發(fā)送數(shù)據(jù) |
1 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
2 |
1 | ||||||||
表1 發(fā)送、接收數(shù)據(jù)包格式
協(xié)議格式解釋?zhuān)?BR>數(shù)據(jù)包頭：02H（數(shù)據(jù)包頭的起始字節(jié)）
從機(jī)地址：變頻器為從機(jī)，變頻器的本機(jī)地址即為PLC通訊的從機(jī)地址，由變頻器的參數(shù)設(shè)定（主機(jī)為工控計(jì)算機(jī)或PLC可編程序控制器等）。
狀態(tài)代碼：從機(jī)變頻器的狀態(tài)代碼。即參數(shù)設(shè)定狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、停車(chē)狀態(tài)、故障狀態(tài)和 工廠(chǎng)測(cè)試狀態(tài)。
狀態(tài)代碼：主機(jī)發(fā)送的命令代碼，對(duì)從機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的操作，如點(diǎn)動(dòng)、啟動(dòng)、停車(chē)、讀數(shù)據(jù)、寫(xiě)數(shù)據(jù)、清除故障等。。
數(shù)據(jù)地址：即變頻器功能代碼的地址（通訊）編號(hào)。
數(shù)據(jù)信息：數(shù)據(jù)信息的定義，范圍： 0-32000。無(wú)小數(shù)點(diǎn)，如：若功能代碼內(nèi)容為10.00，發(fā)送的數(shù)據(jù)為1000，若為50.0則為500。發(fā)送方式：先發(fā)高字節(jié)，再發(fā)低字節(jié)，將數(shù)據(jù)信息雙字節(jié)的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送。
異或校驗(yàn)：數(shù)據(jù)含義：數(shù)據(jù)幀從機(jī)地址至數(shù)據(jù)信息的異或結(jié)果。既第 2字節(jié)第3字節(jié)異或的結(jié)果與，再與第4字節(jié)異或，以此類(lèi)推至第13字節(jié)。處理結(jié)果：當(dāng)校驗(yàn)結(jié)果小于等于1FH，則校驗(yàn)結(jié)果加20H。
數(shù)據(jù)包尾：03H（數(shù)據(jù)包的結(jié)束字節(jié)）
（從機(jī)地址、狀態(tài)代碼、狀態(tài)代碼、異或校驗(yàn)的發(fā)送方式：將命令代碼的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送）
五、采用三菱FX1N系列PLC的通訊程序?qū)嵗缦拢?/FONT>
圖3 PLC通訊程序?qū)嵗?/FONT>
六、變頻器參數(shù)設(shè)定
1． 控制小車(chē)的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計(jì)算機(jī)輸入有效），F(xiàn)4.11=1（本機(jī)通訊站號(hào)設(shè)為1#）
2． 控制主軸的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計(jì)算機(jī)輸入有效），F(xiàn)4.11=2（本機(jī)通訊站號(hào)設(shè)為2#）
3． 控制小車(chē)的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計(jì)算機(jī)輸入有效），F(xiàn)4.11=3（本機(jī)通訊站號(hào)設(shè)為3#）
七、結(jié)束語(yǔ)
采用PLC同變頻器通訊，具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單，控制精度高，成本低等特點(diǎn)，特別適合對(duì)多臺(tái)變頻器的同步、比例聯(lián)動(dòng)以及對(duì)變頻器頻率精度要求比較高的場(chǎng)合。
參考文獻(xiàn)：1．三菱微型可編程控制器FX系列編程手冊(cè)。
2．三菱微型可編程控制器FX通訊用戶(hù)手冊(cè)。
3．正弦SINE003系列變頻器使用說(shuō)明書(shū)。
4．正弦SINE003系列變頻器計(jì)算機(jī)通訊協(xié)議。
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