一.導(dǎo)言
同步控制系統(tǒng)、比例控制系統(tǒng)和以變頻調(diào)速器（變頻調(diào)速裝置）為速度控制器的同步控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、紡織、化工等行業(yè)。以比例控制系統(tǒng)為例，一般系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在工作時，操作人員通過控制計(jì)算機(jī)(可以是PLC，也可以是工控機(jī))設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制計(jì)算機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換模塊發(fā)出速度指令控制變頻調(diào)速器，使每個變頻調(diào)速器驅(qū)動電機(jī)以一定的速比運(yùn)行。這種方案更適合電機(jī)數(shù)量少、電機(jī)分布集中的應(yīng)用系統(tǒng)。但對于大規(guī)模生產(chǎn)自動線，一方面電機(jī)數(shù)量多，另一方面電機(jī)分布距離遠(yuǎn)。采用這種控制方案時，由于速度指令信號在長距離傳輸中的衰減和外界干擾，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性會降低。同時，大量的D/A轉(zhuǎn)換模塊增加了系統(tǒng)成本。為此，我們提出了一種由PLC和變頻調(diào)速器組成的多支路通訊控制網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)具有成本低、信號傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于長距離、多電機(jī)控制。
二、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由以下幾個部分組成:
1.FX0N—24MR是PLC、執(zhí)行系統(tǒng)和用戶軟件的基本單元，是系統(tǒng)的核心。
2.FX0N—485ADP是FX0N系統(tǒng)PLC的通信適配器。該模塊的主要功能是作為計(jì)算機(jī)-PLC通信系統(tǒng)中的子站，接收計(jì)算機(jī)發(fā)送給PLC的信息，或者在多個PLC組成n:n網(wǎng)絡(luò)時作為網(wǎng)絡(luò)適配器。一般只作為指定協(xié)議的接收單元。在分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，作者將其作為通信主站來完成變頻調(diào)速器控制信號的傳輸。
3.FR-CU03是FR-A044系列比例調(diào)速器的計(jì)算機(jī)連接單元，符合RS-422/RS-485通訊規(guī)范，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與多臺變頻調(diào)速器的聯(lián)網(wǎng)。該單元可以在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制(如啟動、停止、運(yùn)行頻率設(shè)定)、參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)視，是變頻器（VFD）的網(wǎng)絡(luò)接口。
4.FR—A044變頻測量儀實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。
在1:n(本文中為1:3)多分支通信網(wǎng)絡(luò)中，每個VFD為一個子站，每個子站都有一個站號，由參數(shù)設(shè)置單元預(yù)先設(shè)置。工作過程中，PLC通過FX0N—485ADP發(fā)送相關(guān)命令信息后，各分站接收該信息，然后各分站判斷該信息的站號地址是否與本站的站號一致。如果是，則處理該信息并返回響應(yīng)信息；如果不是，則放棄信息處理，從而保證網(wǎng)絡(luò)上同一時刻只有一個子站可以與主站交換信息。
三，軟件設(shè)計(jì)
1.通信協(xié)議
計(jì)算機(jī)與VFD的通信過程最多可以分為五個階段。
（1）計(jì)算機(jī)發(fā)送通信請求；
（2）VFD處理等待；
（3）VFD進(jìn)行響應(yīng)；
（4）計(jì)算機(jī)處理等待；
（5）電腦會回應(yīng)。
根據(jù)不同的通信需求完成相應(yīng)的流程，比如寫VFD啟?？刂泼?？~?三個過程；監(jiān)控VFD運(yùn)行頻率時完成？~?五個過程。無論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，都有來自計(jì)算機(jī)的請求，VFD只是被動接受請求并響應(yīng)。每個階段的數(shù)據(jù)格式都不一樣。
2.PLC編程
為了實(shí)現(xiàn)對VFD的控制，必須對PLC進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)對PLC和VFD之間信息交換的控制。PLC程序應(yīng)完成FX0N—485ADP通信適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉(zhuǎn)換和VFD響應(yīng)信息的處理。PLC梯形圖程序(部分程序)。程序中的通信發(fā)送緩沖區(qū)為D127 ~ D149；驗(yàn)收緩沖區(qū)為D150~D160。1電機(jī)的啟動和停止分別由X0的上升沿和下降沿控制；2電機(jī)的啟動和停止分別由X1的上升沿和下降沿控制；3電機(jī)的啟動和停止分別由X2的上升沿和下降沿控制。程序通過系統(tǒng)啟動脈沖M8002初始化FX0N—485ADP的通信協(xié)議；然后開始和停止信號被處理。以電機(jī)1啟動為例，X0上升沿在M50處嚙合，站號VFD1送到D130，運(yùn)行命令字送到D135，ENQ、寫運(yùn)行命令的控制字、等待時間寫入D131、D132、D133由程序員預(yù)先設(shè)定。然后核對總和，發(fā)給D136和D137；最后，M8122被設(shè)置為允許RS指令向發(fā)送控制信息。VFD收到信號后，會立即返回響應(yīng)消息。此消息FX0N—485ADP由后置M8132接收，PLC會根據(jù)情況做出相應(yīng)處理后結(jié)束程序。
四。結(jié)論。
1.實(shí)際應(yīng)用表明，該方案可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PLC對變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。
2.該系統(tǒng)可以控制多達(dá)32個變頻調(diào)速器，最大距離為500米。
3.控制多套VFD，成本明顯低于D/A控制方式。
4.隨著VFD的增大，通信時延增大，系統(tǒng)響應(yīng)速度低于D/A控制方式。
