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介紹永宏P(guān)LC利用MODBUS實現(xiàn)控制多臺變頻器系統(tǒng)的設(shè)計方法。
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plc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)給變頻器一個0～10v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。在該系統(tǒng)中，plc的port 2和變頻器構(gòu)成modbus總線，通過plc控制3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。

3 modbus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rs-485。在modbus通訊網(wǎng)絡(luò)中，一般提供中ascii和rtu兩種通訊模式。
本控制系統(tǒng)中，永宏plc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plc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項資料為分別寫入1#2#3#變頻器控制字和給定值1;第1，3，5項資料為讀取1#2#3#變頻器的狀態(tài)字。
時代tvf2000系列變頻器可通過串行rs-485總線與外部plc控制系統(tǒng)進行通訊，通訊協(xié)議為modbus的rtu形式，其控制命令和給定頻率全部來自modbus通訊，其rs-485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—www.plcs.cn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=50—****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)被一一映射為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)容如表1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 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讀取www.plcs.cn，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)容見表2。

5 程序設(shè)計
org m1924
fun 08 7,r1000
fun 08 7,r1100
fun 08 7,r1200
/＊變頻器就緒＊/
org m1962
fun 150p 2,r5800,r5900
/＊modbus通訊工作命令設(shè)定＊/
org m10
fun 08p 47,r1000
fun t10 100
and t10
fun 08p 111,r1000
/＊啟動1#變頻器＊/
org m11
fun 08p 7,r1000
/＊停止1#變頻器＊/

org m12
fun 08p 47,r1100
fun t11 100
and t11
fun 08p 111,r1100
/＊啟動2#變頻器＊/
org m13
fun 08p 7,r1100
/＊停止2#變頻器＊/
org m14
fun 08p 47,r1200
fun t12 100
and t12
fun 08p 111,r1200
/＊啟動3#變頻器＊/
org m15
fun 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modbus等總線結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備控制要求，是工業(yè)控制的一種趨勢。同時，隨著變頻技術(shù)與計算機通訊技術(shù)相結(jié)合，plc和變頻器的通訊控制將更加廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。本文筆者多次設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)運用于污水處理系統(tǒng)，食品、藥品和化妝品等包裝系統(tǒng)中，自動化程度大大提高，系統(tǒng)運行故障率則大大減少，是值得推廣和應(yīng)用的傳動控制系統(tǒng)。