利用rs-485连接变频器和plc.docVIP

摘要：本文介绍了通过三菱PLC作为主站与多台艾默生公司的TD3000矢量变频器变频器用RS485串行通讯构成的高精度变频器变频器调速控制、监控系统。详细叙述了系统的硬件构成,PLC与变频器变频器之间的通讯原理和通讯协议,阐明了该网络控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性，给出了系统框图及以及PLC系统的软件实现方法。 关键词：PLC变频调速器多电机控制RS485网络通讯协议实时监控 一、引言　　近年来，交流调速的发展十分迅速，打破了过去直流拖动在调速领域中的统治地位，交流调速拖动已进入了与直流拖动相媲美、相抗衡的时代。目前，变频器变频器调速控制系统已广泛应用于机械、冶金、化工等各个行业。作为变频调速系统中的控制核心部分的变频器变频器,最初是以单台形式工作的,可以通过变频器变频器的控制面板或端子进行运行参数的设置,启动或停止变频器变频器运行,读取各种变频器变频器运行数据等等。而现在各种大中型自动化生产线则要求由多台变频器变频器组成的同步控制系统、比例控制系统等复杂的控制,并且要相互协调,形成连续生产线的调速控制系统。以比例控制系统为例，一般的系统构成如图1所示。　　　　图1　是传统的比例控制的基本结构　　工作时操作人员通过控制PLC设定运行参数，然后通过D/A转换模块发出(0~10VDC或4~20mA)信号控制变频器变频器的速度指令，使各个变频器变频器驱动电机按给定的速度运转。此方案对电机数目不多，电机分布比较集中的应用系统较合适。但对于大规模自动化生产线，一方面电机数目较多，另一方面电机分布距离较远。采用此控制方案时由于速度指令信号在长距离传输中的衰减和容易受外界的干扰，使整个系统的稳定性和可靠性降低，同时大量D/A转换模块使系统成本增加等问题。由于大多数变频都有RS485通信接口，用于系统配置和监控。作为低成本的连接方案，采用基于RS485通信接口对变频器变频器进行控制，无疑是具有吸引力的选择。为此我们采用了PLC与变频器变频器构成RS485多分支通讯控制网络。该系统特点是成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强，尤其适合远距离，多电机控制系统。　　本文是结合我公司在钢绳生产线上采用PLC通过RS485接口使用变频器变频器专用通讯协议对两台艾默生公司的TD3000矢量变频器变频器进行控制，极大地减少了线路连接的复杂性。实现多机分布传动机制的PLC集中监测和控制新系统，着重介绍了艾默生公司的TD3000系列变频器变频器实时在线通讯技术的实现。　　二、工艺要求和系统工作原理　　钢绳生产线上涂塑机控制系统主要由两台电机拖动：主电机15KW，跟随电机1.5KW，要求跟随电机按工艺的要求可以精确的按比例跟随主电机运行。启动停止要求同步才能保证符合正常的生产要求。系统结构如下图所示。　　　　图2　涂塑机系统硬件结构　　成品钢绳经过跟随电机驱动的涂塑机构，在高温下涂上一层塑料，经过降温冷却后，由主电机牵引收卷成品。其机械结构虽然简单。但电气控制要求高，跟随电机要非常精确的跟随主电机运行才能保证成品合格。　　三、电气传动系统构成　　我们根据该设备工艺的技术要求采用了全新的传动控制系统，整个控制系统主要由以下几部分组成。利用变频器变频器自带的RS485接口，与三菱PLC的FX2N-485BD模块进行通讯控制变频器变频器。再通过触摸屏来监控和操作，可以直观的显示各种参数及故障。便于操作与维修，而且系统的抗干扰能力强，传输距离远，可靠性强，配线简单整洁。系统结构如图3所示，　　　　图3钢绳涂塑机控制系统结构图　　电气系统硬件结构如图3所示，主要由下列组件构成；　　1）触摸屏（HMI）为整个系统的操作设置显示单元。在HMI上可以通过不同画面将PLC内部数据、输入(I)输出(O)状态、各个动作过程，以及全机故障查询、工艺参数等一一显示出来，实时监控全机的工作状态，除了显示功能外，还可以根据现场的情况，通过HMI设置和修改PLC内部的一些需要用户设定的参数。人机界面上直接观察到变频器变频器的工作状态，对变频器变频器进行监控。　　　　2）FX2N—32MR为PLC基本单元，执行系统及用户软件，是系统的核心。　　3）FX2N—485BD为FX2N系统PLC的通讯适配器，该模块的主要作用是PLC通讯系统中作为主站发给变频器变频器信息，我们在分析其结构的基础上，将其作为RS485通讯主站使用，完成变频调速器各种控制信号的发送，参数监控及故障报警等。　　4）TD3000矢量变频器变频器自带RS485接口的通讯单元，符合RS—485通讯规范，用于实现PLC与多台变频调速器的连网。通过该单元能够在网络上实现变频调速器的运行控制（如启动、停止、运行频率设定）、参数设定和状态监控等功能，是变频器变频器的网络接口，在工业现场，RS485是应用较多的一种通信。　　5