1、永宏P(guān)LC利用MODBUS實(shí)現(xiàn)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，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MODBUS通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)永宏P(guān)LC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)

2、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。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

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(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。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(gè)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(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(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(shí)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(jìn)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(shí)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(hào)；5202=5 波特率為9600bps；5203=0 無校驗(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=5

6、0 -最大給定頻率為50HZ;1601=7 為通訊允許運(yùn)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(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)容如圖4所示.對(duì)每一臺(tái)變頻器進(jìn)行控制時(shí),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(jìn)入通訊控制就緒狀態(tài);第二,40001=0000 0000&

7、#160;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 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),通過對(duì)存儲(chǔ)寄存器40004（狀態(tài)字）讀取,可獲得變頻器的運(yùn)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(yùn)行信息.40004的位址內(nèi)容如圖5所

8、示5程序設(shè)計(jì) 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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(tái)TVF2000變頻器的運(yùn)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(dòng)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(dá)到控制要求,但從經(jīng)濟(jì)上考慮,我們一般無法接受昂貴的D/A模塊,在同時(shí)控制多臺(tái)變頻器時(shí),將使變得系統(tǒng)十分龐大,不利于系統(tǒng)的維護(hù);因而,采用MO