PLC實(shí)現變頻調速器多電機控制

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

二、系統硬件構成

系統硬件結構如圖2所示，主要由下列組件構成；

1、FX0N—24MR為PLC基本單元，執行系統及用戶(hù)軟件，是系統的核心。

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

3、FR—CU03為FR—A044系列比例調速器的計算機連接單元，符合RS—422/RS—485通訊規范，用于實(shí)現計算機與多臺變頻調速器的連網(wǎng)。通過(guò)該單元能夠在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現變頻調速器的運行控制（如啟動(dòng)、停止、運行頻率設定）、參數設定和狀態(tài)監控等功能，是變頻器的網(wǎng)絡(luò )接口。

4、FR—A044變頻調查器，實(shí)現電機調速。

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，事先由參數設定單元設定。工作過(guò)程中，PLC通過(guò)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、軟件設計

1、通訊協(xié)議

FR—CU03規定計算機與變頻器的通訊過(guò)程如圖3所示，該過(guò)程最多分5個(gè)階段。?、計算機發(fā)出通訊請求；?、變頻器處理等待；?、變頻器作出應答；?、計算機處理等待；?、計算機作出應答。根據不同的通訊要求完成相應的過(guò)程，如寫(xiě)變頻器啟?？刂泼顣r(shí)完成?~?三個(gè)過(guò)程；監視變頻器運行頻率時(shí)完成?~?五個(gè)過(guò)程。不論是寫(xiě)數據還是讀數據，均有計算機發(fā)出請求，變頻器只是被動(dòng)接受請求并作出應答。每個(gè)階段的數據格式均有差別。圖4分別為寫(xiě)變頻器控制命令和變頻器運行頻率的數據格式。

2、PLC編程

要實(shí)現對變頻器的控制，必須對PLC進(jìn)行編程，通過(guò)程序實(shí)現PLC與變頻器信息交換的控制。PLC程序應完成FX0N—485ADP通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉換及變頻器應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)送緩沖區為D127~D149；接受緩沖區為D150~D160。電機1啟動(dòng)、停止分別由X0的上升、下降沿控制；電機2啟動(dòng)、停止分別由X1的上升、下降沿控制；電機3啟動(dòng)、停止分別由X2的上升、下降沿控制。程序由系統起始脈沖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，運行命令字送入D135，ENQ、寫(xiě)運行命令的控制字和等待時(shí)間等由編程器事先寫(xiě)入D131、D132、D133；接著(zhù)求校驗和并送入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答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根據情況作出相應處理后結束程序。

四、結語(yǔ)

1、實(shí)際使用表明，該方案能夠實(shí)現PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對變頻調速器的運行控制、參數設定和運行狀態(tài)監控。

2、該系統最多可控制變頻調速器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(zhù)變頻器的增加，通訊延遲加大，系統響應速度低于D/A控制方式。