PLC通過(guò)自由通訊口方式與變頻器通訊

1  引言
      在傳統(tǒng)的plc——變頻控制集成系統(tǒng)中，變頻器的啟動(dòng)/停止與故障監(jiān)控由plc通過(guò)開(kāi)關(guān)量實(shí)現(xiàn)端對(duì)端控制。變頻器頻率是由plc通過(guò)模擬量輸出端口輸出0～5（10）v或4～20ma信號(hào)控制，需要plc配置昂貴的模擬量輸出端口模塊。變頻器出現(xiàn)故障時(shí)由plc讀取變頻器的故障報(bào)警觸點(diǎn)，對(duì)具體故障原因并不清楚，需查詢(xún)變頻器報(bào)警信息后再閱讀變頻器說(shuō)明書(shū)才知道。隨著交流變頻控制系統(tǒng)及通訊技術(shù)的發(fā)展，可以利用plc及變頻器的串行通訊的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)plc對(duì)變頻器的控制。

2  變頻器的選型
      danfoss vlt系列變頻調(diào)速器提供串行通訊技術(shù)的支持。它所支持的串行通訊技術(shù)包括標(biāo)準(zhǔn)rs-485、profidrive、lonworks在內(nèi)的多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式。其中，rs-485通訊方式為用戶(hù)提供了無(wú)需附加任何費(fèi)用的、最為廉價(jià)實(shí)用的串行通訊方式。只需按照danfoss vlt變頻器規(guī)定的通訊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制字和狀態(tài)字格式發(fā)送數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)與vlt變頻的通訊。vlt為用戶(hù)提供了兩種控制字和狀態(tài)字格式標(biāo)準(zhǔn):即danfoss標(biāo)準(zhǔn)的danfoss fc協(xié)議和profibus標(biāo)準(zhǔn)的profidrive協(xié)議。其中fc協(xié)議為用戶(hù)提供了更多的與vlt有關(guān)的控制信息和狀態(tài)信息。本項(xiàng)目中選用danfoss fc協(xié)議。

3  plc的選型
      西門(mén)子工控產(chǎn)品在工控領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)中有較高的占有率。s7-200系列是西門(mén)子simatic plc家族中的小規(guī)模plc成員，自由通訊口方式是s7-200 plc的一個(gè)特色的功能，它使s7-200 plc可以由用戶(hù)自己定義通訊協(xié)議。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中plc可以與變頻器和方便連接。plc通過(guò)自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運(yùn)行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率和過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷等全部報(bào)警信息等參數(shù)，這比通過(guò)外部端口控制變頻器的運(yùn)行具有較高的可靠性，節(jié)省了plc寶貴的i/o端口，又獲的了大量變頻器的信息。在本例中，作者將按照danfoss fc協(xié)議來(lái)對(duì)s7-200的自由口進(jìn)行編程。

4  vlt串行通訊
4.1  vlt通訊原理
      vlt變頻器的串行通訊為異步半雙工的方式，使用字節(jié)奇偶校驗(yàn)和塊傳送異或校驗(yàn)方法。每個(gè)變頻器都配備有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的rs-485通訊端口，使協(xié)議可以通過(guò)rs-485電氣接口來(lái)進(jìn)行傳輸。plc為主機(jī)，變頻器為從機(jī)，系統(tǒng)電碼的傳輸由主機(jī)控制，主機(jī)不斷發(fā)出某個(gè)地址的電碼給從機(jī)，等待從機(jī)的響應(yīng)。主機(jī)最多能帶31個(gè)從機(jī)，在有中繼器的情況下，可以增加到126個(gè)從機(jī)，也就是從機(jī)的地址最多可以設(shè)定到126。通訊時(shí)，每一個(gè)字節(jié)從一個(gè)起始位開(kāi)始實(shí)行傳送，然后再傳遞8個(gè)數(shù)據(jù)位，相應(yīng)地組成一個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)由一個(gè)奇偶校驗(yàn)位來(lái)驗(yàn)證傳送的正確性，然后由一個(gè)終止位結(jié)束。這樣一個(gè)字節(jié)共由11個(gè)位組成。
4.2  vlt電碼結(jié)構(gòu)
      每個(gè)電碼由一個(gè)起始字節(jié)（stx）開(kāi)始，這個(gè)起始字節(jié)為stx=02h。隨后緊跟一個(gè)表示電碼長(zhǎng)度（lge）的字節(jié)和表示變頻器地址的字節(jié)（adr）。然后是一些數(shù)據(jù)字節(jié)（隨電碼類(lèi)型而變）。整個(gè)電碼由一個(gè)數(shù)據(jù)控制字節(jié)（bcc）來(lái)結(jié)束。結(jié)構(gòu)如附表。

附表   vlt電碼結(jié)構(gòu)

在上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中:
（1） pke占用兩個(gè)字節(jié)，包括參數(shù)命令類(lèi)型和參數(shù)數(shù)目;
（2） ind為索引，也占用兩個(gè)字節(jié)，索引字節(jié)用于表明它是一個(gè)讀命令還是寫(xiě)命令。在讀命令中必須具有0400h的格式，在寫(xiě)命令中必須具有0500h的格式;
（3） pwe為參數(shù)值塊。占用四個(gè)字節(jié)，分為高字（pwe h）和低字（pwe l）。“比如主機(jī)要改變當(dāng)前的變頻器參數(shù)，新的參數(shù)就應(yīng)寫(xiě)在參數(shù)pwe中發(fā)送給變頻器;”
（4） pcd為過(guò)程塊，占用4個(gè)字節(jié)。它有兩種狀態(tài)，當(dāng)主機(jī)發(fā)給從機(jī)時(shí)，pcd1為控制字，pcd2為參考值;當(dāng)從機(jī)發(fā)給主機(jī)時(shí)，pcd1為狀態(tài)字，pcd2為當(dāng)前的輸出頻率;
（5） bcc為數(shù)據(jù)控制字節(jié)。由它來(lái)對(duì)接收到的命令進(jìn)行檢驗(yàn)正確與否。它的初始值為0，然后對(duì)該字節(jié)以前的所有字節(jié)進(jìn)行異或。

5  plc編程示例
5.1  變頻器初始化子程序
      plc在第一次掃描時(shí)執(zhí)行初始化子程序，對(duì)端口及rcv指令進(jìn)行初始化。為了增加程序的可靠性，在初始化完成后，如果檢測(cè)到端口空閑時(shí)則運(yùn)行rcv指令使端口處于接受狀態(tài)。初始化子程序如下:
        network 1  // 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題          
        檢測(cè)端口空閑可編在主程序中
        // 設(shè)定端口屬性
        ld  sm0.0
        movb  73, smb30
        network 2
        // 接收信息狀態(tài)
      &nb