正弦變頻器及PLC通訊在膠輥機械上的實際應用

一、 引言
　　在現代工業控制系統中，PLC和變頻器的綜合應用最為普遍。比較傳統的應用一般是使用PLC的輸出接點驅動中間繼電器來控制變頻器的啟動、停止或是多段速，采用PLC加D/A 擴展模塊控制變頻器的頻率。采用D/A擴展模塊控制變頻器的頻率時，容易受到模擬量信號的波動和因距離不一致而造成的模擬量信號衰減不一致的影響，使整個系統的工作穩定性和可靠性降低。從經濟的角度來考慮，當需要控制多臺變頻器時，如果采用D/A擴展模塊，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）價格在1000元以上，而一塊FX2N-485BD（FX系列的485通訊板）價格在200元左右。而使用RS-485通訊控制，很容易實現多變頻器之間的同步和比例聯動運行。該系統具有成本低、信號精度高（可達變頻器最高分辨率）、傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。
二、系統配置
　　膠輥機械控制系統共使用3臺變頻器，分別控制行走小車，主軸，擠出機的速度。要求分為自動/手動控制，觸摸屏界面為開機界面手動、自動和手動/自動選擇四個界面；自動狀態時通過在觸摸屏上選擇不同的比例來控制3臺變頻器的頻率和起停；手動狀態時可以單獨操作三臺變頻器的正反轉和頻率。
三、系統硬件組成和連接
根據該系統的控制要求，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的正弦SINE003系列變頻器，具有低頻轉距大，帶載能力強，保護功能完善等特點；
四、通訊協議

　　正弦變頻器內置標準RS-485通訊接口，其通訊協議格式如下表：

表1 發送、接收數據包格式

　　協議格式解釋：
　　數據包頭：02H（數據包頭的起始字節）
　　從機地址：變頻器為從機，變頻器的本機地址即為PLC通訊的從機地址，由變頻器的參數設定（主機為工控計算機或PLC可編程序控制器等）。
　　狀態代碼：從機變頻器的狀態代碼。即參數設定狀態、運行狀態、停車狀態、故障狀態和 工廠測試狀態。
　　狀態代碼：主機發送的命令代碼，對從機進行相應的操作，如點動、啟動、停車、讀數據、寫數據、清除故障等。
　　數據地址：即變頻器功能代碼的地址（通訊）編號。
　　數據信息：數據信息的定義，范圍： 0-32000。無小數點，如：若功能代碼內容為10.00，發送的數據為1000，若為50.0則為500。發送方式：先發高字節，再發低字節，將數據信息雙字節的高 4位和低4位拆分并轉換為ASCII碼，先高后低發送。
　　異或校驗：數據含義：數據幀從機地址至數據信息的異或結果。既第 2字節第3字節異或的結果與，再與第4字節異或，以此類推至第13字節。處理結果：當校驗結果小于等于1FH，則校驗結果加20H。
　　數據包尾：03H（數據包的結束字節）（從機地址、狀態代碼、狀態代碼、異或校驗的發送方式：將命令代碼的高 4位和低4位拆分并轉換為ASCII碼，先高后低發送）
五、采用三菱FX1N系列PLC的通訊程序實例如下：

圖1 PLC通訊程序實例

六、變頻器參數設定
1． 控制小車的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉，RUN端子ON/OFF控制正轉/停止，F/R端子控制反轉/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F4.11=1（本機通訊站號設為1#）
2． 控制主軸的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉，RUN端子ON/OFF控制正轉/停止，F/R端子控制反轉/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F4.11=2（本機通訊站號設為2#）
3． 控制小車的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉，RUN端子ON/OFF控制正轉/停止，F/R端子控制反轉/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F4.11=3（本機通訊站號設為3#）
七、結束語
采用PLC同變頻器通訊，具有接線簡單，控制精度高，成本低等特點，特別適合對多臺變頻器的同步、比例聯動以及對變頻器頻率精度要求比較高的場合。