变频器通讯.doc

0. 引言我国东北地区是规模最大的食用菌生产加工出口基地之一。随着市场需求的不断增加, 生产能力的逐渐扩大, 生产设备的老化与滞后问题突显出来。培养基二次发酵是某企业一个重要的生产过程,是食用菌生产的基础工序。目前,该公司有 6 个培养基二次发酵隧道。每个隧道配置 8 个温度传感器,分别布置在发酵隧道的入风口、出风口和培养基中,用于检测发酵过程温度。每个隧道配置一台风机和风门, 用于调节发酵隧道的温度, 达到整个发酵过程的要求。现阶段, 该公司采用人工的方法监控隧道温度,并用手动的方法调节风机转速和风门开度。自动化水平低、耗能高、人力资源的浪费等诸多问题急需解决。在传统的 PLC 变频控制集成系统中, 变频器的启动/ 停止与故障监控由 PLC 通过开关量实现端对端控制。变频器频率是由 PLC 通过模拟量输出端口输出 0~5( 10 )V或4~ 20mA 信号控制, 需要 PLC 配置昂贵的模拟量输出端口模块。变频器出现故障时由 PLC 读取变频器的故障报警触点, 对具体故障原因并不清楚, 需查询变频器报警信息后再阅读变频器说明书才知道。随着交流变频控制系统及通讯技术的发展, 可以利用 PLC 及变频器的串行通讯的方式来实现 PLC 对变频器的控制。在工业自动化控制系统中, 最为常见的是 PLC 和变频器的组合应用, 并且产生了多种多样的 PLC 控制变频器的方法,其中采用 RS-485 通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用: 因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。本文就是针对该公司的自动化问题,应用 PLC 与变频器的串行通讯,实现风机的变频调速和远程监控[1] 。 1. 变频器通讯的系统配置 变频器的选择易能电气的 EDS1000 系列变频调速器提供串行通讯技术的支持。它所支持的串行通讯技术包括标准 RS-485 、 PROFIDRIVE 、 LONWORKS 在内的多种现场总线方式。其中, RS- 485 通讯方式为用户提供了无需附加任何费用的、最为廉价实用的串行通讯方式。只需按照 EDS1000 变频器规定的通讯数据结构、控制字和状态字格式发送数据即可实现与变频的通讯。 PLC 的选择西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率。 S7-200 系列是西门子 SIMATIC PLC 家族中的小规模 PLC 成员,自由通讯口方式是 S7-200 PLC 的一个特色的功能,它使 S7-200 PLC 可以由用户自己定义通讯协议。利于自由通讯口方式, 在本系统中 PLC 可以与变频器方便连接。 PLC 通过自由通讯口方式与变频器通讯,控制变频器的运行,读取变频器自身的电压、电流、功率、频率和过压、过流、过负荷等全部报警信息等参数, 这比通过外部端口控制变频器的运行具有较高的可靠性, 节省了 PLC 宝贵的 I/0 端口, 又获的了大量变频器的信息。在本例中, 作者将按照自由口协议来对 S7-200 的自由口进行编程[2] 。 系统硬件组成 EDS-1000 系列变频器 R-485 接口与西门子 S7-200 系列 226CPU 型 PLC 的自由通讯口 1 的配线图,如图 1 所示。 PLC 为主机,变频器为从机,主从机点对点通讯。 硬件安装方法(1 )用网线专用压接钳将电缆的一头和 RJ45 水晶头进行压接;另一头则按西门子 PL C 自由通讯口的针口排列,与 DB-9 专用转接插头相连。(2 )将 RJ45 电缆分别连接变频器的 PU 口,把 DB-9 专用转接插头与 S7-200 PLC 的自由通讯口 1 相连 2. 变频器通讯原理 EDS1000 系列变频器的串行通讯为异步半双工的方式, 使用字节奇偶校验。 PLC 为主机, 变频器为从机, 系统电码的传输由主机控制, 主机不断发出某个地址的电码给从机, 等待从机的响应。主机最多能带 31 个从机,在有中继器的情况下,可以增加到 126 个从机,也就是从机的地址最多可以设定到 126 。通讯时,传输的默认格式和传输速率为: 8-N-1 , 96 00bps 。传输的数据命令帧格式表 1 所示。上述数据结构中: (1 )帧头:为字符“~”(即十六进制 7E ),单字节。(2 )从机地址:从机的本机地址,占用两个字节, ASCII 格式。变频器出厂设置为 01 。(3 )主机命令/ 从机响应:主机发出的命令,从机对命令的应答。占用双字节,采用 ASCII 格式。(4 )辅助索引/ 命令索引/ 故障索引:对于主机,辅助索引、命令索引用于配合主机命令实现具体功能。对于从机, 辅助索引、命令索引用于从机上报故障状态码, 命令索引不作改动, 直接上报。数据类型为 16 进制,4 个字节, ASCII 格式。命令索引占用低二个字节,