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　　1  引言

　　隨著矢量控制理論的不斷完善，交流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能逐漸提高，變頻器應(yīng)用日漸廣泛。天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司燒結(jié)廠于1992年首次在梭式布料機(jī)上使用變頻器后，由于其維護(hù)簡單，節(jié)能效果顯著，大大降低了事故臺(tái)時(shí)，逐漸推廣應(yīng)用到燒結(jié)機(jī)、泥輥、配料圓盤等重要設(shè)備。

　　燒結(jié)廠先后使用過富士、三墾、TE、華為的變頻器，這幾種變頻器在技術(shù)性能方面各有特點(diǎn)，在通訊方面，TE變頻器有其獨(dú)特之處，本文主要介紹TE變頻器的通訊功能、協(xié)議及其應(yīng)用。

　　2  TE變頻器通訊功能

　　富士變頻器G7/P7、G9/P9系列沒有提供通訊功能，G11/P11提供了RS232/RS485通訊接口。華為的變頻器提供了內(nèi)置RS232通訊接口及通過通訊接口擴(kuò)展板的RS485/RS422的接口。

　　TE變頻器ATV58提供了3種通訊功能:(1)集成在本機(jī)上的通訊接口即操作面板上提供了一個(gè)RS485連接的簡化的MODBUS協(xié)議接口;(2)通過附加通訊卡實(shí)現(xiàn)的最高傳輸速率達(dá)1Mbps的通訊接口(FIPIO總線、MODBUS PLUS網(wǎng)絡(luò)、Interbus-S總線、AS-I總線、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線);(3)通過附加通訊卡實(shí)現(xiàn)的低速通訊接口(Uni-Telay、Modbus RTU、Modubs ASCII)。

　　3  通訊協(xié)議

　　燒結(jié)廠應(yīng)用的PLC都是MODICON QUANTUM系列的PLC，QUANTUM系列的PLC提供了MODBUS和MODBUS PLUS通訊協(xié)議。

　　3.1 MODBUS 協(xié)議

　　MODBUS協(xié)議是一種主從式的異步半雙工通訊協(xié)議，可使主站對(duì)一個(gè)或多個(gè)智能型從站進(jìn)行訪問，主站和從站之間允許多點(diǎn)連接。主從站之間可以通過應(yīng)答或廣播方式對(duì)話，廣播方式由于從站無返回?cái)?shù)據(jù)楨，不作介紹。MODUBS協(xié)議提供了RTU(Remote Terminal Unit 遠(yuǎn)程終端單元)和ASCII兩種通訊模式，物理接口是RS422/RS485,波特率從(50-19200)bps。

　　RTU方式格式:

　　地址   指令   數(shù)據(jù)   CRC校驗(yàn)

　　數(shù)據(jù)以字節(jié)傳輸，包含1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)奇/偶校驗(yàn)位或無校驗(yàn)位，1個(gè)停止位;CRC(Cyclical Redundancy Check,循環(huán)冗余校驗(yàn))

　　ASCII方式格式

　　頭碼  地址  指令  數(shù)據(jù)  LRC檢驗(yàn)  尾碼

　　數(shù)據(jù)以ASCII碼傳輸，包含1個(gè)起始位，7個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)奇/偶校驗(yàn)位或無校驗(yàn)位，1個(gè)或2個(gè)停止位;LRC(Longitudinal Redundancy Check,縱向冗余校驗(yàn))，頭碼“:”，尾碼“CR”“LF”

　　3.2 MODBUS PLUS協(xié)議

　　MODBUS PLUS主要應(yīng)用于工業(yè)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)，MODBUS協(xié)議是一種異步半雙工通訊的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，物理接口是RS485,波特率1Mbps，采用的是令牌總線訪問協(xié)議。通訊介質(zhì)采用屏蔽雙絞線或光纖，不使用其它附加設(shè)備最大支持32個(gè)接點(diǎn)，雙絞線最遠(yuǎn)傳輸距離450m，光纖3km,如果采用中繼器、橋等設(shè)備雙絞線最遠(yuǎn)傳輸距離1800m，光纖12km，最大接點(diǎn)數(shù)64個(gè)。MODBUS PLUS協(xié)議提供了3種連接:主控計(jì)算機(jī)(人機(jī)接口上位計(jì)算機(jī))，現(xiàn)場(chǎng)控制器(PLC系統(tǒng))，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(變頻器等)。

　　4  應(yīng)用

　　在實(shí)際的應(yīng)用中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器之間通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)總線通訊，上位計(jì)算機(jī)可以通過RS232或現(xiàn)場(chǎng)總線與控制器之間通訊。在燒結(jié)廠變頻器通過附加通訊卡與現(xiàn)場(chǎng)總線相連，通過MODBUS PLUS網(wǎng)與PLC通訊，上位計(jì)算機(jī)與控制器通過RS232以MODBUS 協(xié)議通訊。

　　4.1 MODUBS協(xié)議指令

　　代碼(16進(jìn)制)

　　代碼: 說明:

　　01 讀線圈狀態(tài)

　　02 讀輸入狀態(tài)

　　03 讀4X寄存器

　　04 讀3X寄存器

　　05 強(qiáng)制一個(gè)線圈

　　06 預(yù)置一個(gè)寄存器

　　0F 強(qiáng)制多個(gè)線圈

　　10 預(yù)置多個(gè)寄存器

　　4.2 應(yīng)用實(shí)例

　　PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(變頻器)之間，用戶可以通過PEER CORP或MSTR功能塊進(jìn)行控制。以PEER CORP為例，用戶只需在PLC和變頻器之間設(shè)定好地址映射關(guān)系即可。

　　一燒4臺(tái)2米5園盤給料系統(tǒng)，以前采用滑差調(diào)速，不僅調(diào)速不穩(wěn)定，而且故障點(diǎn)多。燒結(jié)廠根據(jù)一燒實(shí)際情況采用TE變頻器調(diào)速，取得了很好的效果。具體方案如圖1所示。

　　變頻器及PLC分站在電磁站，PLC主站及計(jì)算機(jī)在主控制、現(xiàn)場(chǎng)控制單元、顯示單元在現(xiàn)場(chǎng)。操作工通過現(xiàn)場(chǎng)控制單元控制電機(jī)運(yùn)行，變頻器通過MODBUS PLUS協(xié)議與PLC通訊，并通過輸出模塊輸出給現(xiàn)場(chǎng)顯示單元。計(jì)算機(jī)與PLC通過MODBUS協(xié)議進(jìn)行通訊，用于監(jiān)視控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行。以3#2米5為例，PLC與變頻器之間的地址映射關(guān)系(通過PEER CORP實(shí)現(xiàn))如下:

　　(1) 變頻器設(shè)定相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)后，PLC PEER CORP配置如下:指定入地址40001-40007，其中40002為變頻器當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，全局出地址40008-40040，其中40010為變頻器的設(shè)定頻率。

　　(2) 計(jì)算機(jī)與PLC之間的MODBUS協(xié)議通訊(以ASCII方式為例):l 讀3#2米5當(dāng)前頻率,計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令格式如下:010300020001F9:頭碼，01:PLC站地址;03:讀4X寄存器;0002:從40002開始讀;0001:讀的長度是1;F9為LRC校驗(yàn)碼。

　　l PLC返回?cái)?shù)據(jù)幀為:010301012BCF:頭碼，01:PLC站地址;03:讀4X寄存器;01:返回?cái)?shù)據(jù)字節(jié)數(shù);012B:當(dāng)前變頻器寄存器40002值012B(16進(jìn)制)或299(10進(jìn)制);CF為LRC校驗(yàn)碼。即當(dāng)前3#2米5的頻率為29.9赫茲(分辨率為0.1)，然后通過輸出模塊輸出到現(xiàn)場(chǎng)顯示單元。

　　通過計(jì)算機(jī)給變頻器置頻率類似。

　　5  結(jié)束語

　　變頻器的網(wǎng)絡(luò)通訊功能可以有效解決了0-5V或0-10V電壓信號(hào)輸出干擾大的問題，且為今后網(wǎng)絡(luò)控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]施耐德TE變頻器使用手冊(cè)。