正弦變頻器及PLC通訊在膠輥機(jī)械上的實(shí)際應(yīng)用

一、 引言

在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，PLC和變頻器的綜合應(yīng)用最為普遍。比較傳統(tǒng)的應(yīng)用一般是使用PLC的輸出接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)中間繼電器來(lái)控制變頻器的啟動(dòng)、停止或是多段速，采用PLC加D/A 擴(kuò)展模塊控制變頻器的頻率。采用D/A擴(kuò)展模塊控制變頻器的頻率時(shí)，容易受到模擬量信號(hào)的波動(dòng)和因距離不一致而造成的模擬量信號(hào)衰減不一致的影響，使整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低。從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)考慮，當(dāng)需要控制多臺(tái)變頻器時(shí)，如果采用D/A擴(kuò)展模塊，成本將是使用RS-485通訊的多倍，例如：一塊 FX2N-2DA(兩路模擬量輸出模塊)價(jià)格在1000元以上，而一塊FX2N-485BD(FX系列的485通訊板)價(jià)格在200元左右。而使用RS-485通訊控制，很容易實(shí)現(xiàn)多變頻器之間的同步和比例聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。該系統(tǒng)具有成本低、信號(hào)精度高(可達(dá)變頻器最高分辨率)、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。

二、系統(tǒng)配置

膠輥機(jī)械控制系統(tǒng)共使用3臺(tái)變頻器，分別控制行走小車(chē)，主軸，擠出機(jī)的速度。要求分為自動(dòng)/手動(dòng)控制，觸摸屏界面為開(kāi)機(jī)界面手動(dòng)、自動(dòng)和手動(dòng)/自動(dòng)選擇四個(gè)界面;自動(dòng)狀態(tài)時(shí)通過(guò)在觸摸屏上選擇不同的比例來(lái)控制3臺(tái)變頻器的頻率和起停;手動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以單獨(dú)操作三臺(tái)變頻器的正反轉(zhuǎn)和頻率。

三、系統(tǒng)硬件組成和連接

根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，選用以下器件：

1. PLC選用日本三菱公司FX1N-14MR;

2. PLC485通訊擴(kuò)展板FX1N-485-BD(同變頻器作通訊用);

3. 觸摸屏為WEINVIEW MT500 5.7寸256色觸摸屏;

4. 觸摸屏同的PLC連接電纜;

5. 變頻器采用我公司自主研發(fā)的正弦SINE003系列變頻器，具有低頻轉(zhuǎn)距大，帶載能力強(qiáng)，保護(hù)功能完善等特點(diǎn);

四、通訊協(xié)議

正弦變頻器內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)RS-485通訊接口，其通訊協(xié)議格式如下表：

表1 發(fā)送、接收數(shù)據(jù)包格式

協(xié)議格式解釋?zhuān)?/p>

數(shù)據(jù)包頭：02H(數(shù)據(jù)包頭的起始字節(jié))

從機(jī)地址：變頻器為從機(jī)，變頻器的本機(jī)地址即為PLC通訊的從機(jī)地址，由變頻器的參數(shù)設(shè)定(主機(jī)為工控計(jì)算機(jī)或PLC可編程序控制器等)。

狀態(tài)代碼：從機(jī)變頻器的狀態(tài)代碼。即參數(shù)設(shè)定狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、停車(chē)狀態(tài)、故障狀態(tài)和 工廠測(cè)試狀態(tài)。

狀態(tài)代碼：主機(jī)發(fā)送的命令代碼，對(duì)從機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的操作，如點(diǎn)動(dòng)、啟動(dòng)、停車(chē)、讀數(shù)據(jù)、寫(xiě)數(shù)據(jù)、清除故障等。

數(shù)據(jù)地址：即變頻器功能代碼的地址(通訊)編號(hào)。

數(shù)據(jù)信息：數(shù)據(jù)信息的定義，范圍： 0-32000。無(wú)小數(shù)點(diǎn)，如：若功能代碼內(nèi)容為10.00，發(fā)送的數(shù)據(jù)為1000，若為50.0則為500。發(fā)送方式：先發(fā)高字節(jié)，再發(fā)低字節(jié)，將數(shù)據(jù)信息雙字節(jié)的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送。

異或校驗(yàn)：數(shù)據(jù)含義：數(shù)據(jù)幀從機(jī)地址至數(shù)據(jù)信息的異或結(jié)果。既第 2字節(jié)第3字節(jié)異或的結(jié)果與，再與第4字節(jié)異或，以此類(lèi)推至第13字節(jié)。處理結(jié)果：當(dāng)校驗(yàn)結(jié)果小于等于1FH，則校驗(yàn)結(jié)果加20H。

數(shù)據(jù)包尾：03H(數(shù)據(jù)包的結(jié)束字節(jié))(從機(jī)地址、狀態(tài)代碼、狀態(tài)代碼、異或校驗(yàn)的發(fā)送方式：將命令代碼的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送)

五、采用三菱FX1N系列PLC的通訊程序?qū)嵗缦拢?/p>

圖1 PLC通訊程序?qū)嵗?/p>

六、變頻器參數(shù)設(shè)定

1. 控制小車(chē)的變頻器：

F1.01=2(端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止)。

F1.02=13(485計(jì)算機(jī)輸入有效)，F(xiàn)4.11=1(本機(jī)通訊站號(hào)設(shè)為1#)

2. 控制主軸的變頻器：

F1.01=2(端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止)。

F1.02=13(485計(jì)算機(jī)輸入有效)，F(xiàn)4.11=2(本機(jī)通訊站號(hào)設(shè)為2#)

3. 控制小車(chē)的變頻器：

F1.01=2(端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止)。

F1.02=13(485計(jì)算機(jī)輸入有效)，F(xiàn)4.11=3(本機(jī)通訊站號(hào)設(shè)為3#)

七、結(jié)束語(yǔ)

采用PLC同變頻器通訊，具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單，控制精度高，成本低等特點(diǎn)，特別適合對(duì)多臺(tái)變頻器的同步、比例聯(lián)動(dòng)以及對(duì)變頻器頻率精度要求比較高的場(chǎng)合。

參考文獻(xiàn)：

1.三菱微型可編程控制器FX系列編程手冊(cè)。

2.三菱微型可編程控制器FX通訊用戶(hù)手冊(cè)。

3.正弦SINE003系列變頻器使用說(shuō)明書(shū)。

4.正弦SINE003系列變頻器計(jì)算機(jī)通訊協(xié)議。