永宏PLC利用MODBUS实现控制多台变频器系统的设计

1、永宏PLC利用MODBUS实现控制多台变频器系统的设计1引言虽然变频器广泛应用于各行各业，但因其显示面板简单，且在对数据的处理、计算、保存等方面存在弱点，在一定程度上影响了变频器在复杂控制系统中的应用。不过，通讯技术与变频器相结合可以弥补这些缺点，可以利用PLC与变频器之间的通讯功能实现远程控制，同时增强了变频器对数据处理，故障报警等方面的功能。本文以污水处理控制系统为例，介绍利用MODBUS通讯协议实现永宏PLC控制3台变频器运行系统，使得电机转速、方向、转矩以及变频器运行参数等控制变得十分容易和精确。先前的控制是采用3台变频器分别控制3台牵引电机，其转速给定是由操作面板上的操作电位器的旋转

2、给变频器一个010V的电流信号，这种方式缺点是：（1）各变频器运行参数无法准确在运行中获得；（2）控制电位器由于经常旋转操作频繁，使得故障率增高；（3）由于变频器一般安装在控制柜中，较难得到其面板上的频率信息；（4）改变其运行参数，需手动多次调试；（5）自动化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改进，采用PLC控制，利用MODBUS通讯实现用PLC控制和监控变频器的运行。2相关系统构成及配置系统采用台湾永宏股份电机有限公司的FBs-60MCT型PLC作为主控制器；TVF2000系列变频器用于传动控制；HITECH PWS3261触摸屏用于人-机信息交换。相关系统构成框图如图1所示。在

3、该系统中，PLC的Port 2和变频器构成MODBUS总线，通过PLC去控制三台变频器完成系统控制需要，实现对变频器的速度设定、运行状态监控及参数交换等。3ModBus通讯协议ModBus通讯协议，是一种串行的、非同步的主从通讯协议，网络中只有一个设备能够建立协议，其它的设备只能通过提供数据响应主机的查询，或根据查询做出相应的动作。ModBus协议定义了主机查询的格式，其包括：主从机的编址方法（或广播），要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等，或不能完成主机要求的动作，它将组织一个故障作为响应。MODBUS协议不需要特别的接口，典型的物理接口是RS485。在MODBUS通讯网络中，

4、一般提供中ASCII和RTU两种通讯模式。本控制系统中，永宏PLC支持MODBUS协议，可以灵活运用ASCII和RTU两种通讯模式，TVF2000变频器支持MODBUS中的RTU通讯模式。4系统实现本控制系统主要以MODBUS通讯控制实现。因此，主控设备和受控设备必须都支持MODBUS协议，永宏PLC提供了方便快捷的MODBUS MASTER表格，直观易懂，如图2所示。其中，第0，2，4笔资料为分别写入1#2#3#变频器控制字和给定值1；第1，3，5笔资料为读取1#2#3#变频器的状态字。时代TVF2000系列变频器可通过串行RS485总线与外部PLC控制系统进行通讯，通讯协议为MO

5、DBUS的RTU形式，其控制命令和给定频率全部来自MODBUS通讯，其RS485总线结构如图3所示。TVF2000变频器的寄存器40001为控制字，寄存器40002为给定值1，寄存器40004为状态字，寄存器40005为实际值。其相关参数设置如下：5005=2 MODBUS通讯；5201=1，2，3变频器站号；5202=5 波特率为9600bps；5203=0 无校验；5003=1.0 通讯超时时间；1001=10 外部命令1为通讯控制；1003=3 电机正反转控制；1104=0.1 频率给定最小单位0.1HZ;1105=5

6、0 -最大给定频率为50HZ;1601=7 为通讯允许运行;1604=7 为故障通讯复位.TVF2000的菜单参数被一一影射为MODBUS协议的寄存器,MODBUS通讯对各寄存器的操作,即实现了对TVF2000中与寄存器对应的菜单参数的操作.对应的命令寄存器为40001,其中每一位控制的具体内容如图4所示.对每一台变频器进行控制时,通过HITECH触摸屏给定起停信息,变频器的位置信息如下:第一步,40001=0000 0000 0000 0110B 变频器进入通讯控制就绪状态;第二,40001=0000 0000&

7、#160;0000 0111B 变频器进入准备状态;第三,40001=0000 0000 0000 1111B 发上升沿脉冲进入运行允许状态;第四,40001=0000 0000 0010 1111B 启动变频器;第五,40001=0000 0000 0110 1111B 按给定频率值运行.同时,通过对存储寄存器40004（状态字）读取,可获得变频器的运行状态等信息,然后通过触摸屏显示界面,操作人员可以直观地了解变频器运行信息.40004的位址内容如图5所

8、示5程序设计 ORG M1924FUN 08 7,R1000FUN 08 7,R1100FUN 08 7,R1200 /变频器就绪/ORG M1962FUN 150P 2,R5800,R5900 /MODBUS通讯工作命令设定/ORG M10FUN 08P 47,R1000FUN T10 100AND T10FUN 08P 111,R1000 /启动1#变频器/ORG 

9、;M11FUN 08P 7,R1000 /停止1#变频器/ORG M12FUN 08P 47,R1100FUN T11 100AND T11FUN 08P 111,R1100 /启动2#变频器/ORG M13FUN 08P 7,R1100 /停止2#变频器/ORG M14FUN 08P 47,R1200FUN T12 100AND T12FUN 08P 111,R1200 /启动3#变频器/ORG M15FUN 08P 15,R1200 /停止3#变频器/6结束语利用MODBUS通过PLC来控制多台TVF2000变频器的运行,从满足生产设备各种不同场合和要求的需要.与原系统相比,在极大程度上提高了自动化程度,使控制变得简单和精确;而与PLC+D/A模块这一传统的控制模式相比,虽然同样可以达到控制要求,但从经济上考虑,我们一般无法接受昂贵的D/A模块,在同时控制多台变频器时,将使变得系统十分庞大,不利于系统的维护;因而,采用MO