基于PLC与变频器通讯的多电机控制应用.pdf

基于P L C 与变频器通讯的多电机控制应用刘彬，等 基于P L C 与变频器通讯的多电机控制应 用 刘彬 ，郝万新 辽宁石化职业技术学院辽宁锦州 1 ，1 2 1 0 0 1 摘 要 利用S T - 2 0 0 P L C自由端口通信方式实现与M i c r o m a s t e r 4 2 0 变频器通信，实现一台变频器s 7 2 0 0 P L C 同时对多 台变频器的控制，实现多台电机的协调运行。 关键词 P L C ； 变频器； 多电机； U S S 协议 Abs t r a c t Us i n g t h e S 7 - 2 0 0 P L C f r e e p o r t c o mmu n i c a t i o n i mp l e me n t a n d Mi c r o ma s t e r 4 2 0 i n v e rt e r c o mmu n i c a t i o n ．a n i n v e r t e r a n d S 7 - 2 0 0 P LC f o r t h e i n v e rte r c o n t r o l a t t h e s a me t i me ． c o o r d i n a t e d o p e r a t i o n o f mu l t i p l e mo t o r s ． Ke y wo r d s P L C； i n v e r t e r ； mu l t i - mo t o r ； US S p r o t o c o l 中图法分类号 T P 2 7 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 - 9 2 2 7 2 0 1 2 - 0 6 - 0 0 9 4 - 0 2 O 概 述 在生产过程中，一个生产线经常要用多台电动机，这些电 动机可能是分工协作完成一个设备的生产，也可能是分别完成 各自的工作，相互之间没有任何联系，这就需要去控制多台电 机，使其协调运行。一般采用每台变频器和电机都用专门属于 自己的控制器，这样的设计提高系统的成本和复杂度，降低系 统的性能和可靠性。并且P L C 与变频器之间的接口大多采用的 是依靠P L C 的数字量输出来控制变频器的启停，依靠P L C 的模拟 输出来控制变频器的速度给定，造成变频器与P L C 之间交换信 息量少、调节速度慢，很难保证多台电机的协调控制。但是通 过网络，可以连续地对多台变频器进行监视和控制，实现多台 变频器之间的联动控制和同步控制，通过网络还可以实时的调 整变频器的参数。 1 P L C 与变频器通信 西f q -T S 7 - 2 O O P L C 与M i c r o m a s t e r 4 2 0 变频器通过U S S 协议， 用户可以通过程序调用的方式实现P L C 与变频器之间的通信， 通信网络有P L C 和变频器内置的R s 一 4 8 5 通信口和双绞线组成， 一 台s 7 2 0 0 最多可以和3 1 台变频器进行通信。变频器以P L C “ 从站”形式，通过R S - 4 8 5 串行总线相互连接，由P L C 对变频 器发送频率给定指令与控制命令，同时也可以对变频器的状态 进行检查。作为主站的P L C 有权向变频器从站发送通信请求报 文命令； 从站变频器只有在接受主站命令后才能像主站P L C 发送 数据，从站变频器之间不可以进行相互数据通信。 1 ． 1 变频 器的设置 为了实现P L C 与变频器之间的数据通信，需要对M 4 2 0 变频 器如下设置参数。 1 将驱动恢复为出厂设置 收稿 日期 2 0 1 2 - 9 - 1 2 作者介绍 刘彬 1 9 7 2 - ，女，副教授，机电工程硕士研究 生，研究方向 控制工程领域。 9 4 P OOl 0 3 0； P0 97 0 1 。 或者忽略该步骤，但需确保设置以下参数 U S S P Z D 长度 P 2 0 1 2 I n d e x 0 2 ； U S S P K W 长度 P 2 0 1 3 I n d e x 0 1 2 7 。 2 使能对所有参数的读写访问 专家模式 P 0 0 0 3 3 。 3 先将参数P O I o 设为 1 快速调试模式 ，再设置参数 P 3 0 4 ，P 3 0 5 ，P 3 0 7 ，P 3 1 0 和P 3 1 I J 检查驱动的电机设置 P 0 3 0 4 3 8 0电机额定电压 V ； P 0 3 0 5 5 电机额定电流 A ； P 0 3 0 7 2 2 0 0电机额定功率 w ； P 0 3 1 0 5 0电机额定频率 H z ； P 0 3 1 1 1 4 0 0电机额定转速 R P M 。 完成参数设置后，需将参数P O O l 0 重新设为0 。 4 设置本地远程控制模式 PO T0 0 I n de x 0 5。 5 在C O M 链接中设置U S S 的频率设定值 P1 0 0 0 I n de x 0 5 6 设置串行链接参考频率 P 20 00 5 0。 7 设置U S S 标准化 P2 0 09 I nd ex 0 0。 8 设R s - 4 8 s 串口波特率 P 2 0 1 0 I n d e x 0 6 9 6 0 0 b p s 。 9 输入从站地址 P 2 0 1 1 I n d e x 0 0 ，每个驱动 最多3 1 个 都可以通过总线 操作。 1 o 设置串行链接超时 P 2 0 1 4 I n d e x 0 5 0 ， 0 - 超时禁止 。 P 2 0 1 4 I n d e x o 是到来的连个数据报文之间的最大的允许 间隔时间，可使用该特性在通信失败时关断变频器。变频器在 收到一个有效数据后计时启动。如果在指定时间内未收到下一 个数据报文，变频器触发并显示故障代码F O 0 7 0 ，该值设为0 表 示关断该控制。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 自动化 与仪器仪表 2 0 1 2 年第6 期 总第 1 6 4 期 1 1 从R A M 向E E F R O M 传送数据 P 0 9 7 1 1 启动传送 将参数设置的改变存入E E P R O M 。 1 ． 2 通过U S S 协议 实现P L C 和 变频 器的通讯 在系统中，P L C 作为主站，通过串行U S S 总线可连接多个变 频器，总线上的每个变频器都有一个从站号，主站依靠它识别 每个变频器 。这个协议是主从结构，主站P L C 可以对每个变频 器进行完全控制，包括起动／ 停止、频率设定和参数设置等， 从站变频器只是对主站发来的报文作出回应并发送报文。U S S协议的通信字符格式为一位起始位、一位停止位、一位偶校 验位和八位数据位。数据报文最大长度位2 5 6 个字节，它包括 3字节的头部、一字节的校验码和主数据块，数据块按照字的 方式组织，高字节在前。通信数据报文格式如图1 所示。 S I X } L 6 E l AO R j 1 I 2 I 1 n I 8 C C 图1通信数据报文格式 其 中 S T X 起始字符，为0 2 H e x ； L G E _报文长度，为n 2 3 n 2 5 4 ； A D R 从站地址码，b i t O b i t 4 表示从站地址，b i t s 为1 表示广播发送，b i t 6 为1 表示镜像发送，用于网络测试，b i t 7 为1 表示特殊报文； B c c 校验字符，为从S T X 开始所有字节异或和。 在一帧内完成过程控制数据传输的同时，可以通过指定参 数号完成设备控制参数的读写。数据块由参数值域 P W K 和过 程数据域 P Z D 组成，均为边长数据，数据块格式如图2 所示。 PK w l m 图2数据块格式 其中 P K W 域参数值域，由参数识别码、子参数号和参数值 构成，参数个数根据设备的定义最大可有1 2 4 个字； P z D 过程控制参数域，包括控制字／ 状态字，设定值 ／ 实际值，不同的驱动产品定义不同，最多可有1 6 个字符； P K E 参数识别码； I N D 一用来指定某些数组性设备参数号的子参数号。 2 S 7 - 2 O O P L C 控制变频器程序设计 P L C 通信程序采用子程序方式，对变频器的控制通过调用 子程序发送命令完成、数据接收由后台中断程序完成。 发送命令子程序将变频器 目 标速度值和命令参数加工为 U S S 协议格式，发送出去，设置发送标志，复位接受完成标 志，并开允许接收终端和定时中断 ； 当变频器发送响应报文 时，激活后台中断程序接收变频器的状态值和当前接收缓冲 区，并复位发送标志，设置接收完成标志。 通信程序由通信初始化、运行、停止、速度设定等子程序 和一系列终端服务子程序构成，主控程序流程图如图3 所示。 图3主控程序流程 图 3 结束语 利用s 7 2 0 0 P L C 控制4 台变频器分别驱动电机，在化工生 产装置中协调控制进料电机1 、进料电机2 、搅拌电机和循环水 泵，使其得到成功应用。 参考文献 [ 1 ]S I E M E N S S I M A T I C s 7 2 0 0 可编程序逻辑控制器系统手册 [ M ] ， S I E M E NS ， 2 0 0 0 ． [ 2 ]刘美俊，变频器应用与维护技术 [ M ] ． 北京 中国电力出版社 ，2 0 0 8 ． [ 3 ]高钦和 ，可编程控制器应用技术与设计实例 [ M ] ． 北京邮电出版社， 2 0 0 4 ． [ 4 ]M I C R O M A S T E R 4 2 0 通用型变频器简 明操作手册 [ M ] ， S I E M E N S ． 上接第9 3 页 测显示系统中，具有开发效率高，开发周期短，集成度高 等优点，且对实现电能质量监测仪的网络化管理及实现智能电 网具有重要意义。经实验测试，系统运行可靠，实时陛强，具 有 良好的应用价值。 参考文献 [ 1 ] 张一 工，谭伟璞 ，刘晋 ． 电力系统 电能质量 [ M ] ． 北 京 科学 出版 社， 2 0 0 9 ． [ 2 ] 靳 桅 ，潘 育山，邬 芝权． 单片机 原理及应用 [ 岫． 成都 西南交通大 学 出版社。 2 0 0 4 ． [ 3 ] 北 京 昆仑 通 态 自动 化 软 件科 技 有 限公 司 ． m c g S T p c 初 级 教 程 [ Z ] ． 2 0 1 0 ． [ 4 ] 北京 昆仑通 态 自动 化软件 科技 有 限公 司． M C G S 嵌 入版 用户指 南 [ Z ] ． 2 0 1 0 ． [ 5 ]A B B 公 司． M o d i c o n M o d b u s 协议 [ z ] ． 2 0 0 2 ． [ 6 ] 廖海 红等 ． 实现C R C 算法 的三种 工程方法 [ J ] ． 井 冈山学 院学报 自然 科 学 ， 2 0 0 7 6 3 3 3 4 ． 9 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m