第十讲 变频器组网与应用示例

华南农业大学课程讲座 运动控制系统2008级电气工程专业1 2 3 4班lectureten 各位同学大家好 华南农业大学工程学院班华2011年4月14日 工业局域网与变频器 概述变频器通信功能介绍MEWTOCOL COM通信协议通信程序的设计 概述 变频器作为交流调速领域中的主导产品 在工业生产中应用极为广泛 随着技术的进步和生产力的不断提高 在许多控制场合常常要求一台计算机 或PLC 作为主机 控制多台变频器 利用计算机或PLC同变频器之间的通信功能 实现远距离的控制 进行数据交换 数据处理 故障信息传输等等 这就要求变频器具有通信功能 目前市场上许多变频器生产厂商 如 西门子 富士 松下电工等都已推出了基于各自通信协议的 带有通讯功能的变频器 其中松下电工的VF7E 8X系列变频器 通过附加通信单元 即可与松下电工FP系列PLC组成一个小型的工业局域网 实现网络通信 近期推出的VF0 C系列超小型变频器 更是将通信和PID调节功能集成在了变频器上 其控制网络的基本构成是在RS485工业总线的基础上 采用松下电工专用通信协议MEWTOCOL COM 组成一个主从式结构 由一台作为上位机的PLC通过串行通讯口与最多32台变频器相连 实现1 N的通信 其网络系统的结构如下图所示 通信网络构成图 变频器通信功能介绍 松下电工VF 7E 8X系列变频器的通信功能是通过在操作面板接口上换装通信单元来实现的 通信单元根据通信接口的不同可分为RS232C型和RS485型两种 RS232C型通信单元常用于一台计算机或PLC与一台变频器之间的1对1的通信 而RS485型通信单元通常用于一台计算机或PLC与多台变频器间的1对N的通信 一台计算机或PLC最多可控制32个从站 由于采用了RS485总线标准 可实现远距离通信 通信距离最长可达1200m 波特率最高可达19200bps 其通信单元的内部已配置好了通信软件 对于PLC发送的命令帧能够自动响应 并执行相应的处理程序 下面是RS485型通信单元的控制接线图 RS485型控制接线图 VF 7E 8X的通信单元遵循松下电工MEWTOCOL COM通信协议 通过网络可实现的控制功能包括 1 运转控制 启动 停止 正 反转切换 多机能控制 多段速等 2 频率设定 变频器运转频率设定 3 监控 系统参数 运行状态 输出频率 输出电压 电流 异常内容 4 系统参数设定 全部系统参数的设定 5 异常处理 非常停止 异常复位等 利用通信功能能做些什么 MEWTOCOL COM通信协议 松下电工FP系列PLC网络系统的应用层都是以其专用通信协议MEWTOCOL为基础来实现的 MEWTOCOL协议由MEWTOCOL COM和MEWTOCOL DATA两部分组成 其中 MEWTOCOL DATA是关于数据传输的协议 而MEWTOCOL COM是关于计算机的通信协议 常用于计算机与PLC等的通信 其控制网络建立在RS485总线标准和异步通信的基础上 采用主从式结构 以一台PLC或计算机作为主站 连接数台具有相同通信协议接口的设备 如PLC 变频器等 作为从站 构成控制网络 网络中只有主站设备能够建立协议 其他从站设备只能通过提供数据响应 来应答主站的查询 或根据主站的命令做出相应的动作 如果从站在接收数据时发生异常或不能完成主站要求的动作时 则返回一个含有错误代码的响应 由主站根据错误的性质来决定控制走向 MEWTOCOL COM通信协议 在实现通信之前 必须对主站 如 PLC 和从站 如 变频器 的通信参数 如 串行通讯格式 波特率等 进行设置 使其对应一致 通信首先由主站发起 把命令帧发向从站 从站对主站发来的命令进行处理并执行相应的动作 同时以响应帧来应答 主站和从站之间的数据传输均以ASCII码格式进行 命令帧 响应帧 响应帧 命令帧 主站 从站 变频器的通信功能的实现 PLC INV 马达 RS485 RS232 合计 32台 松下电工专用通信协议MEWTOCOL COM FP系列PLC INV RS485 INV RS485 马达 马达 PLC的通信设置 以FP1带RS232C口的系列为例 No 412 K2RS232口设为通用通信连接方式No 413 H2头码 无STX结束符 CR停止位 1位奇偶校验 奇字符位 7位No 414 K1通信速率为9600bpsNo 415 K1站号设定No 417 K50接收数据区的首地址 DT50 No 418 K30接收数据区的容量 RS232 RS485 01 WCSR25001BCCCR 01 01 WCBCCCR 变频器的设置 以7E 8X系列为例 No 73 9600通信速率为9600bpsNo 74 1停止位为1位No 75 1奇校验No 76 10通信试验次数No 77 1结束符CR ASCLL码表 MEWTOCOL COM通信协议 MEWTOCOL COM协议共有24条命令 26条错误代码 错误代码指出了发生的错误是什么 它是由收到命令帧的从站 根据具体的错误 把包含了错误代码的错误响应帧发送到主站 由主站进行相应的处理 命令码和错误代码具体可查阅有关手册 MEWTOCOL COM通信协议对命令帧和响应帧的格式有严格的规定 命令帧格式 其中 命令帧的开始标志 站地址H L 站地址的高位和低位 站号的特征码 BCC 校验码CR 结束符 MEWTOCOL COM通信协议 响应帧格式响应帧可分为两种 当主站发送的命令帧正确无误 从站又能正确响应时 则从站以 正确响应帧 应答 而当主站发送的命令帧有错误或从站不能正确响应时 从站则以 错误响应帧 应答 1 正确响应帧格式 其中 为正确响应标志 其他 站地址 BCC CR 意义同上 2 错误响应帧格式 其中 为错误响应标志 其他 站地址 BCC CR 意义同上 以MEWTOCOL COM通信协议为基础建立起来的 如上面图1所示的局域网 采用主从方式管理通信 以PLC作为主站 各变频器作为从站 在进行通信联接前 首先应对每台变频器从站的站号 串行通信格式 波特率等进行设置 注意 从站站号不能重复 通信格式及波特率等应与主站PLC一致 通信方面 采用命令 响应方式 由主站PLC发起通信 从站变频器作出应答 在进行通信程序的设计时应注意 数据传输是以ASCII码格式进行的 所以上面的命令帧在传送时应转换成ASCII码 同样 引用响应帧中的有关数据时 也应把其从ASCII码转换成16进制数据 通信程序还应包括响应帧的解读和处理 当收到错误响应帧时 可根据错误代码做出相应的动作 下面介绍通信程序的具体编制方法 通信程序的设计 程序例1 如上面图1所示的网络中 上位PLC 向1号变频器的系统参数No 1 3写入数据 写入的内容分别是 16进制表示功能说明No 1 2秒 内部数据20 0014H 第一加速时间为2秒No 2 1秒 内部数据10 000AH 第一减速时间为1秒No 3 FF 内部数据2 0002H V F控制为FF方式 要写入的内容 则上位PLC向1号从站的变频器发送下列命令帧 通信程序如下 注 PLC为FP1带RS232C通讯口的系列 以ASCII码格式把上述命令帧的内容写入数据寄存器DT150 164中 BCC码生成并转换成ASCII码格式后 添加入命令帧 发送命令帧 程序例2 通信程序如下 以ASCII码格式把上述命令帧的内容写入数据寄存器DT200 206中 BCC码生成并转换成ASCII码格式后 添加入命令帧 发送命令帧 以上对通信程序的编制进行了简单的介绍 在具体设计通信程序时 还应注意 只有在主站命令帧发出并收到从站的响应帧后 才可进行下一次的发送 用户可以利用发送指令 F144TRNS 的接收标志R9038和发送标志R9039这两个特殊内部继电器 作为条件来达到上述的目的 详细用法可参看有关PLC的指令手册 在此不再赘述 变频器在局域网中的应用 为电机的同步运行 远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持 通过PLC连接的人机界面 可以使网络控制更加直观 操作更加简单 方便 在需要多点协调控制以及大量数据需要处理 交换和保存的场合具有很大的实用性 结束语 门机控制器介绍 松下電工株式会社制御 事業部 变频器应用示例 特长 可以利用变频器的功能对电动机 AC 三相 进行多段速度控制 可以根据编码器的输入检测出位置并进行多段速度控制 也可以按照传感器的输入进行多段速运行 编码器输入端子切换 门幅度测定功能 配备RS485通信I F 通过专用的协议 可以完成各种设置 监控 运行显示 装备专用输入端子 开启指令信号 开门SW输入 关闭指令信号 关门SW输入 开启到位信号 门开启检出SW输入 关闭到位信号 门关闭检出SW输入 安全传感器输入 开启变速信号 关闭变速信号 继电器输出3点配备 异常 开启到位 关闭到位 门机控制器是对自动门的打开关闭速度进行控制的控制器 根据编码器的反馈脉冲和传感器的输入信号进行速度控制 可以利用变频器功能 控制电机 AC 的速度 可以根据编码器的输入 按照位置进行速度控制 电机 编码器 閉 開 閉 多段速控制 各种输入输出端子 开启指令信号 关闭到位信号 关闭指令信号 开启到位信号 开启到位信号 关闭到位信号 安全传感器 主控制器等 控制回路端子 主回路端子 设备接地 第3种接地 L N U V W 电机 IM 接地端子 电源 断路器 接地端子 通信端子 RS485 仅为终端站时短接 RS485 COM NC NO 开启指令信号 COM2 继电器3输出 关闭到位 COM NC COM NC C1 B1 A1 NO 继电器2输出 开启到位 NO 继电器输出 异常 A相信号 B相信号 12V 编码器 关闭指令信号 开启到位信号 关闭到位信号 安全传感器 开变速信号 闭变速信号 COM1 C2 B2 A2 C3 B3 A3 不允许连接 端子配置 输入 输出 主回路 1 通信协议 MEWTOCOL COM2 最大连接台数 3 台3 最大传送距離 500 4 传送速度 4 8 9 6 19 2kbps5 数据格式 8bitASC 停止位1bit 2bit 奇偶校验無 奇数 偶数 可以进行各参数的设定及模拟 利用 软件 可以在Microsoft的 表格上进行各参数的設定 模拟 RS485通信功能 输入 出状态模拟功能输入 出的状態在面板显示 开启 关闭门的次数统计功能 掉電保持 门机的开启 关闭次数用变频器的计数器计算 输入 出信号的逻辑设定功能 门幅度的测定功能 门幅度的测定值可保存在参数表中 在根据门机位置来进行速度