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PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯

华运工控网(www.ic571.com)   发表时间:2010-09-13

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0510v420ma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。

2 变频器的选型
danfoss vlt
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-485profidrive 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 danfoss vlt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vlt变频的通讯。vlt为用户提供了两种控制字和状态字格式标准:danfoss标准的danfoss fc协议和profibus标准的profidrive协议。其中fc协议为用户提供了更多的与vlt有关的控制信息和状态信息。本项目中选用danfoss fc协议。

3 plc的选型
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可以与变频器和方便连接。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/o端口,又获的了大量变频器的信息。在本例中,作者将按照 danfoss fc协议来对s7-200的自由口进行编程。

4 vlt串行通讯
4.1 vlt
通讯原理
vlt
变频器的串行通讯为异步半双工的方式,使用字节奇偶校验和块传送异或校验方法。每个变频器都配备有一个标准的rs-485通讯端口,使协议可以通过rs-485电气接口来进行传输。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,每一个字节从一个起始位开始实行传送,然后再传递8个数据位,相应地组成一个字节,每个字节由一个奇偶校验位来验证传送的正确性,然后由一个终止位结束。这样一个字节共由11个位组成。
4.2 vlt
电码结构
每个电码由一个起始字节(stx)开始,这个起始字节为stx=02h。随后紧跟一个表示电码长度(lge)的字节和表示变频器地址的字节(adr)。然后是一些数据字节(随电码类型而变)。整个电码由一个数据控制字节(bcc)来结束。结构如附表。


附表 vlt电码结构


在上述数据结构中:
1 pke占用两个字节,包括参数命令类型和参数数目;
2 ind为索引,也占用两个字节,索引字节用于表明它是一个读命令还是写命令。在读命令中必须具有0400h的格式,在写命令中必须具有0500h的格式;
3 pwe为参数值块。占用四个字节,分为高字(pwe h)和低字(pwe l)。比如主机要改变当前的变频器参数,新的参数就应写在参数pwe中发送给变频器;”
4 pcd为过程块,占用4个字节。它有两种状态,当主机发给从机时,pcd1为控制字,pcd2为参考值;当从机发给主机时,pcd1为状态字,pcd2为当前的输出频率;
5 bcc为数据控制字节。由它来对接收到的命令进行检验正确与否。它的初始值为0,然后对该字节以前的所有字节进行异或。

5 plc编程示例
5.1
变频器初始化子程序
plc
在第一次扫描时执行初始化子程序,对端口及rcv指令进行初始化。为了增加程序的可靠性,在初始化完成后,如果检测到端口空闲时则运行rcv指令使端口处于接受状态。初始化子程序如下:
network 1 //
网络标题
检测端口空闲可编在主程序中
//
设定端口属性
ld sm0.0
movb 73, smb30
network 2
//
接收信息状态
ld sm0.0
movb 102, smb87
network 3
ld sm0.0
movb 16#02, smb88
movb 50, smb92
movb 50, smb94
r sm87.2, 1
network 4
ld sm0.0
atch int1, 23
//
连接口0接收完成的中断
network 5
ld sm0.0
atch int0, 9
//
连接口0发送完成的中断
network 6
ld sm0.0
eni
//
中断允许
network 7
ld sm0.0
movd &vb250, vd220
//
装入地址指针
movb 0, vb242
//bcc
码寄存器清零
movd &vb300, vd224
//
装入地址指针
movb 0, vb246
//bcc
码寄存器清零
5.2
变频器参数修改子程序
当要改变当前变频状态的信息需传送时,调用控制子程序。首先它要禁止端口的接收,然后对控制电码进行编辑和bcc检验码计算,并发送;当没有改变当前变频状态的信息需传送时,调用空命令子程序。因为plc如果要读取变频器的当前工作状态,就要给变频器发送命令,而控制子程序代码繁琐,执行效率不高,我们可以将空命令程序需传送的电码预先编排好(可以用短电码),控制子程序程序代码如下:
network 1
ld sm0.0 //
停止端口0的接收
r sm87.7, 1
rcv vb300, 0
network 2
ld l0.0
movw 16#047c, vw211
movw lw1, vw213
network 3
ld l0.1
movw 16#0434, vw211
movw 0, vw213
network 4
ld sm0.0
movw lw1, vw213
network 5 //
网络标题
//
网络注释
ld sm0.0
movb 16#02, vb200
movb 16#0e, vb201
movb lb3, vb202
movd 0, vd203
movd 0, vd207
hta vb200, vb250, 15
network 6
ld sm0.0 //
计算bcc校验码
for vw240, +1, +15
network 7
ld sm0.0
xorb
vd220, vb242
network 8
ld sm0.0
incd vd220
network 9
next
network 10
ld sm0.0
hta vb242, vb265, 1
//bcc
校验码写入发送缓冲区
network 11
ldb= vb251, 16#0e
//
发送缓冲区准备好后进行发送
s s0.1, 1
network 12
lscr s0.1
network 13
ld sm4.5
xmt vb250, 0
network 14
scre
5.3
变频器通讯完成处理
发送完成后执行发送完成中断程序,它的操作包括:允许rcv;bcc码寄存器清零;重新装入用于计算bcc校验码的地址指针;接收缓冲区中存放指令结束字符的字节清零,用来判断下一条指令格式是否正确。
接收完成后执行接收完成中断程序,它会将接收缓冲区中的十六进制ascii码还原成数据并保存。然后调用接收处理子程序。它主要是求出接收缓冲区中指令的bcc校验码并与指令中的bcc校验码进行比对,并对电码中的数据进行处理。

6 结束语
使用此方法采用西门子plc通过自由口使用danfoss fc协议对danfoss变频器进行控制,极大地减少了线路连接的复杂性,避免了现场可能的各种电磁干扰对控制设备的影响。