前言: 隨著計算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，生產(chǎn)過程對生產(chǎn)效率和生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)一步提高。變頻器作為驅(qū)動器在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在冶金冷軋行業(yè)中，系統(tǒng)集成度和數(shù)字化控制程度的高低決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品生產(chǎn)效率，同時也決定了廠家能否在行業(yè)競爭中占據(jù)一席之地。佛山某鋼鐵廠冷軋薄板線使用四方E380系列變頻器，三菱FX2NPLC和西門子直流驅(qū)動，S7-300組成的系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計可靠性和工藝要求上達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，本文將對其進(jìn)行簡單介紹，對四方變頻器在系統(tǒng)中與三菱PLC通訊將進(jìn)行著重的說明。 方案與控制原理: 該生產(chǎn)線傳動部分如開卷機(jī)、卷取機(jī)、軋制主機(jī)等采用直流他勵電機(jī)，使用西門子直流驅(qū)動器與西門子PLC控制。冷卻使用兩臺22KW交流電機(jī)，酸洗四臺75KW交流電機(jī)，交流電機(jī)采用四方E380系列變頻器與三菱PLC進(jìn)行集中控制。兩套PLC系統(tǒng)作為下位機(jī)，上位機(jī)用組態(tài)王組態(tài)對下位機(jī)進(jìn)行控制和對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控。 整條生產(chǎn)線的冷卻液由上述兩臺冷卻泵提供，通過一臺變頻器進(jìn)行控制驅(qū)動。根據(jù)生產(chǎn)線速度和材料厚度要求，上位機(jī)決定所需壓力和流量傳送到PLC，再由PLC對變頻器進(jìn)行驅(qū)動控制。為保證工藝要求，現(xiàn)場用一壓力變送器反饋到變頻器進(jìn)行閉環(huán)控制。PLC定時對變頻器發(fā)送PID設(shè)定值，同時讀取PID反饋參數(shù)，電機(jī)輸出電流，當(dāng)前輸出頻率以便進(jìn)行集中處理。當(dāng)變頻器運行到上限頻率，而系統(tǒng)壓力反饋信號還達(dá)不到系統(tǒng)所要求時，PLC通過讀取變頻器參數(shù)，對電機(jī)進(jìn)行切換，通過控制接觸器將電機(jī)從變頻驅(qū)動狀態(tài)改成工頻驅(qū)動，同時變頻器啟動第二臺電機(jī)變頻運行，由第二臺電機(jī)作PID閉環(huán)恒壓控制。反之當(dāng)反饋值大于設(shè)定值時，變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速下降直到輸出下限頻率，如果此時反饋壓力還大于設(shè)定壓力，PLC將停止第二臺電機(jī)的驅(qū)動，同時將第一臺電機(jī)工頻切換為變頻PID閉環(huán)恒壓控制。 四臺75KW電機(jī)分兩組由兩臺變頻器分別控制。在原材料進(jìn)入生產(chǎn)線加熱后表面附有一層氧化物，要除去這層氧化物，需要使用一定比例和壓力的酸性液體來清洗掉，才能進(jìn)入下一道工序。這兩組酸泵電機(jī)就是在不同的位置根據(jù)不同的線速度對鋼薄板清洗。同樣用壓力變送器把4-20mA信號送到變頻器作反饋控制用。控制原理同前面兩臺冷卻泵一樣。整條生產(chǎn)線工藝非常嚴(yán)謹(jǐn)，為了盡量提高成材率和生產(chǎn)效率，在三組泵的主管道在還安裝了電接點壓力表設(shè)置上限壓力，當(dāng)壓力達(dá)到上限時，壓力表送出一個信號，通過PLC讀取，反饋到上位機(jī)以提示操作員及時處理。 硬件通訊 由于四方變頻器是使用自定協(xié)議通訊，使用RS485半雙工作為物理電氣連接口，與三菱FX2N通訊需要外加一塊FX2N-485BD板。而FX2N-485BD板用的是全雙工通訊模式，所以要與半雙工的變頻器正常通訊就得在接線方式和內(nèi)部程序上作特別處理。最后一臺要并一個330歐的終端電阻。在接線上如下圖所示： 程序: 四方變頻器通訊控制命令分為六類，各組幀頭和幀尾分別是十六進(jìn)制數(shù)據(jù)5A和0D。本例中要讀取運行參數(shù)的是1號命令，數(shù)據(jù)發(fā)送幀長度是14個字節(jié)，修改RAM參數(shù)是3號命令，發(fā)送幀長是18個字節(jié)?？刂泼钍?號命令，發(fā)送幀長是15個字節(jié)，變頻器數(shù)據(jù)返回幀長18字節(jié)。三菱PLC用于自由口通訊的指令是RS指令，特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120根據(jù)變頻器的通信格式（如奇偶校驗，波特率）等通訊參數(shù)，設(shè)定PLC的對應(yīng)參數(shù)?？紤]到主機(jī)是全雙工通訊，而從機(jī)是半雙工通訊，主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時會把發(fā)送的字節(jié)內(nèi)容存在接收的地址前面，所以在內(nèi)部收發(fā)地址上要作特殊處理，地址D482-D499接收的是發(fā)送的18個字節(jié)，從D500開始接收的是實際變頻器返回的數(shù)據(jù)。如果發(fā)送的字節(jié)最多是15個，那么接收的地址個數(shù)相應(yīng)的往前推3個，同時接收的字節(jié)數(shù)也相應(yīng)的減少3個改為K33。部分程序如下： 在本例中要定時對多組數(shù)據(jù)進(jìn)行定時發(fā)送和讀取，而RS指令在同一時間只能處理同一事件。所以在在每發(fā)送和接收一組數(shù)據(jù)時要有一定的時間間隔才能啟動下一組數(shù)據(jù)處理。這就要求主機(jī)在程序內(nèi)部分時把每組數(shù)據(jù)的讀取與發(fā)送嚴(yán)格區(qū)分，程序如下： 如果在有些工程中需要對幾十組數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫通訊，可在區(qū)分每組數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送時調(diào)用子程序的方式實現(xiàn)，不過需在此方式下編程要注意某些位的狀態(tài)。在本例中通訊指令只用了一條，在接收時就需要區(qū)分是發(fā)送哪組數(shù)據(jù)變頻器所返回的數(shù)據(jù)，所以在程序上要用變址功能把返回的數(shù)據(jù)校驗和計算后加以區(qū)分，程序如下： 程序完成后要對變頻器的通訊參數(shù)設(shè)置，變頻器的主要幾個通訊參數(shù)設(shè)置如下： 　　F0.4:0002（運行命令通道） F8.0:0021（PID控制） 　　F8.1:0201（PID設(shè)定與反饋通道選擇） F9.0:0015（通信設(shè)置） 　　F9.1:（根據(jù)每臺站點設(shè)置地址） F9.3:0000（通訊輔助功能設(shè)置） 調(diào)試: 變頻器的TA與TB端設(shè)置成報警輸出，把報警信號送到PLC以便在上位機(jī)上監(jiān)控到。當(dāng)出現(xiàn)故障操作員可以訊速作出處理。在現(xiàn)場調(diào)試時把程序分段單臺調(diào)試以提高調(diào)試速度，出現(xiàn)問題也容易解決，特別要注意的是干擾造成接收數(shù)據(jù)出錯不能校驗，在通訊線上必需用屏蔽雙膠線，屏蔽層接地。 結(jié)束語: 采用上位機(jī)控制和監(jiān)控，下位機(jī)PLC對變頻器通訊控制，通過動態(tài)數(shù)據(jù)的交換，上位機(jī)隨時對變頻器遠(yuǎn)程監(jiān)控，所有數(shù)據(jù)在屏幕上一目了然，調(diào)試后效果顯示集中操作非常簡便，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠集成度提高，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率也大大提高。