利用時間脈沖實現對多個參數的通訊傳輸

一、應用背景

工業控制技術經過近幾年的發展，已從早期的單機控制逐步走向了集中監控、集散控制。如今已進入網絡時代，工業控制器的網絡化也成為工控技術發展方向之一。為了方便不同廠家的不同控制單元進行組網，誕生了很多種通信協議，其中Modbus協議就是工業控制器的網絡協議中應用較為普遍的一種。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡和其它設備之間可以通信。

因此在很多PLC中也專門針對MODBUS的通訊外圍設備設置了專用的驅動指令。例如臺達PLC中就有“MODRD”、“MODRW”、“RS”等MODBUS資料傳輸指令，但這些指令在使用時每次只能傳輸一組數據，無法同時傳輸多組數據，這就給設備的監控帶來了一定的麻煩。例如在PLC和變頻器之間通訊，若需要將變頻器運行時的頻率、電流、溫度等數據瞬時傳送給PLC，由PLC對這些數據做出分析判斷，并將參數顯示在人機界面中。這時若用同一指令對幾個參數分別傳送，就會發現傳出的數據并不是我們所需要的，數據明顯的出現了混亂，有時還會出現亂碼。

不同的參數在變頻器中的地址本身就不相同，當然我們也需要在PLC中劃分出不同的存儲區來存放這些參數。既然地址是不同的那就排除了地址沖突的可能性，所以可能造成數據混亂的原因就應該是指令傳輸的時間發生了沖突。因此，為了避免多個參數傳輸時發生沖突，在區別其地址的基礎上還需要區別其傳輸的時間。

二、實施方法

就以我公司所生產的新型精梳機為例，來具體說明實施的方法。精梳機是近年來在紡織行業使用較為普遍的一種設備，其主要作用是排出梳棉生條中一定長度以下的短纖維，提高纖維整齊度，進一步清除纖維中殘留的棉結、雜質，提高纖維光潔度。由于精梳機的電氣控制部分采用了PLC運算控制，變頻器驅動調速，觸摸屏操作顯示的控制主線，因此在三者間就必然會用通訊協議來傳輸數據。其中觸摸屏通過RS232接口與PLC連接，變頻器通過RS485接口與PLC連接。

由于紡織設備通常使用在高溫、高濕的環境里，并且空氣中飄浮著大量的棉絮，因此在這種較為惡劣的環境中應用時變頻器是應安裝在電氣柜中的。很多情況下我們都是通過電機的負荷來分析機械故障的，而電機的運行參數又直接反應在變頻器上。根據變頻器所顯示的電機頻率我們可以判斷精梳機的實際運行速度是否符合設定速度；根據變頻器所顯示的電機電流我們可以判斷精梳機的傳動機構間隙是否合適，軸承運動是否靈活；根據變頻器所顯示的溫度我們可以判斷變頻器的冷卻風道是否被棉絮堵塞等等。但實際使用時電氣柜是關閉的，而且變頻器的顯示區每次只能顯示一個參數，若要查看其它參數就需要在變頻器上不斷的切換，很不方便。

在這種情況下，操作者和檢修者對設備的運行情況并不能直觀的了解，這就給檢修與維護帶來了很大的不便，如果能把變頻器運行時的頻率、電流、溫度等參數在觸摸屏上同時顯示出來，就能直觀的掌握電機的負荷和設備的運行狀況了。我們使用的是臺達VFD055M43A型變頻器，支持Modbus協議，參照說明書不難看出頻率、電流、溫度的字址分別是2103H、2104H和210DH，在臺達PLC程序中可以利用“MODRD”指令對變頻器進行資料讀取。為了避免讀取數據的時間發生沖突，可以在PLC中利用軟件來形成循環的時間脈沖，對這些參數依次讀取。

假設在觸摸屏上顯示頻率、電流、溫度的寄存器地址分別是D1、D2和D3，刷新的時間是7個單位時間，先利用PLC編程軟件形成一個如下圖所示的循環時間脈沖，當然編制這個程序也有不同的方法，這里就不詳細敘述了。可以用T1、T2和T3分別來觸發“MODRD”指令，從而在不同的時間送出所需要的資料。

三、結束語

當然，要實現這些功能還有其它很多種方法，設計者也可根據自己的習慣選擇。此外，也可以根據顯示參數的數量來確定時間脈沖的數量，最終形成一個脈沖對應一個參數的關系。也可以通過程序設定脈沖周期，從而根據需要來改變參數的刷新時間，最終實現對多個參數的通訊傳輸功能。