PLC實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器多電機(jī)控制

以變頻調(diào)速器為調(diào)速控制器的同步控制系統(tǒng)、比例控制系統(tǒng)和同速系統(tǒng)等已廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、紡織、化工等行業(yè)。以比例控制系統(tǒng)為例，一般的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。工作時(shí)操作人員通過控制機(jī)（可為PLC或工業(yè)PC）設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換模件發(fā)出控制變頻調(diào)速器的速度指令使各個(gè)變頻調(diào)速器帶動(dòng)電機(jī)按一定的速度比例運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案對電機(jī)數(shù)目不多，電機(jī)分布比較集中的應(yīng)用系統(tǒng)較合適。但對于大規(guī)模生產(chǎn)自動(dòng)線，一方面電機(jī)數(shù)目較多，另一方面電機(jī)分布距離較遠(yuǎn)。采用此控制方案時(shí)由于速度指令信號在長距離傳輸中的衰減和外界的干擾，使整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低；同時(shí)大量D/A轉(zhuǎn)換模件使系統(tǒng)成本增加。為此我們提出了PLC與變頻調(diào)速器構(gòu)成多分支通訊控制網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)成本較低、信號傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，尤其適合遠(yuǎn)距離，多電機(jī)控制。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由下列組件構(gòu)成；

1、FX0N—24MR為PLC基本單元，執(zhí)行系統(tǒng)及用戶軟件，是系統(tǒng)的核心。

2、FX0N—485ADP為FX0N系統(tǒng)PLC的通訊適配器，該模塊的主要作用是在計(jì)算機(jī)—PLC通訊系統(tǒng)中作為子站接受計(jì)算機(jī)發(fā)給PLC的信息或在多PLC構(gòu)成n:n網(wǎng)絡(luò)時(shí)作為網(wǎng)絡(luò)適配器，一般只作為規(guī)定協(xié)議的收信單元使用。本文作者在分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將其作為通訊主站使用，完成變頻調(diào)速器控制信號的發(fā)送。

3、FR—CU03為FR—A044系列比例調(diào)速器的計(jì)算機(jī)連接單元，符合RS—422/RS—485通訊規(guī)范，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與多臺變頻調(diào)速器的連網(wǎng)。通過該單元能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制（如啟動(dòng)、停止、運(yùn)行頻率設(shè)定）、參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)控等功能，是變頻器的網(wǎng)絡(luò)接口。

4、FR—A044變頻調(diào)查器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。

在1:n（本文中為1:3）多分支通訊網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)變頻器為一個(gè)子站，每個(gè)子站均有一個(gè)站號，事先由參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定。工作過程中，PLC通過FX0N—485ADP發(fā)有關(guān)命令信息后，各個(gè)子站均收到該信息，然后每個(gè)子站判斷該信息的站號地址是否與本站站號一致。若一致則處理該信息并返回應(yīng)答信息；若不一致則放棄該信息的處理，這樣就保證了在網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)只有一個(gè)子站與主站交換信息。

三、軟件設(shè)計(jì)

1、通訊協(xié)議

FR—CU03規(guī)定計(jì)算機(jī)與變頻器的通訊過程如圖3所示，該過程最多分5個(gè)階段。?、計(jì)算機(jī)發(fā)出通訊請求；?、變頻器處理等待；?、變頻器作出應(yīng)答；?、計(jì)算機(jī)處理等待；?、計(jì)算機(jī)作出應(yīng)答。根據(jù)不同的通訊要求完成相應(yīng)的過程，如寫變頻器啟?？刂泼顣r(shí)完成?~?三個(gè)過程；監(jiān)視變頻器運(yùn)行頻率時(shí)完成?~?五個(gè)過程。不論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，均有計(jì)算機(jī)發(fā)出請求，變頻器只是被動(dòng)接受請求并作出應(yīng)答。每個(gè)階段的數(shù)據(jù)格式均有差別。圖4分別為寫變頻器控制命令和變頻器運(yùn)行頻率的數(shù)據(jù)格式。

2、PLC編程

要實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制，必須對PLC進(jìn)行編程，通過程序?qū)崿F(xiàn)PLC與變頻器信息交換的控制。PLC程序應(yīng)完成FX0N—485ADP通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉(zhuǎn)換及變頻器應(yīng)答信息的處理等工作。PLC梯形圖程序（部分程序）如圖5 所示。程序中通訊發(fā)送緩沖區(qū)為D127~D149；接受緩沖區(qū)為D150~D160。電機(jī)1啟動(dòng)、停止分別由X0的上升、下降沿控制；電機(jī)2啟動(dòng)、停止分別由X1的上升、下降沿控制；電機(jī)3啟動(dòng)、停止分別由X2的上升、下降沿控制。程序由系統(tǒng)起始脈沖M8002初始化FX0N—485ADP的通訊協(xié)議；然后進(jìn)行啟動(dòng)、停止信號的處理。以電機(jī)1啟動(dòng)為例，X0的上升沿M50吸合，變頻器1的站號送入D130，運(yùn)行命令字送入D135，ENQ、寫運(yùn)行命令的控制字和等待時(shí)間等由編程器事先寫入D131、D132、D133；接著求校驗(yàn)和并送入D136、D137；最后置M8122允許RS指令發(fā)送控制信息到。變頻器受到信號后立刻返回應(yīng)答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根據(jù)情況作出相應(yīng)處理后結(jié)束程序。

四、結(jié)語

1、實(shí)際使用表明，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)PLC通過網(wǎng)絡(luò)對變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)定和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

2、該系統(tǒng)最多可控制變頻調(diào)速器32臺，最大距離500m。

3、控制多臺變頻器，成本明顯低于D/A控制方式。

4、隨著變頻器的增加，通訊延遲加大，系統(tǒng)響應(yīng)速度低于D/A控制方式。