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  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给变频器一个0～10v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

      系统采用中国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。在该系统中，plc的port 2和变频器构成modbus总线，通过plc控制3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。

3  modbus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rs-485。在modbus通讯网络中，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。

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**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—频率给定较小单位0.1hz;

        1105=50—较大给定频率为50hz;

        1601=7—为通讯允许运行;

        1604=7—为故障通讯复位.

      tvf2000的菜单参数被一一映射为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表1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;

      *二，40001=0000 0000 0000 0111b变频器进入准备状态;

      *三，40001=0000 0000 0000 1111b发上升沿脉冲进入运行允许状态;

      *四，40001=0000 0000 0010 1111b启动变频器;

点击看大图

      *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的位址内容见表2。

5  程序设计 

        org      m1924

        fun      08    7,r1000

        fun      08    7,r1100

        fun      08    7,r1200                     

        /＊变频器就绪＊/

        org       m1962

        fun      150p  2,r5800,r5900               

        /＊modbus通讯工作命令设定＊/

        org       m10

        fun      08p   47,r1000

        fun      t10   100

        and       t10

        fun      08p   111,r1000                   

        /＊启动1#变频器＊/

        org       m11

        fun      08p   7,r1000                     

        /＊停止1#变频器＊/

点击看大图

        org       m12

        fun      08p   47,r1100

        fun      t11   100

        and       t11

        fun      08p   111,r1100                   

        /＊启动2#变频器＊/

        org       m13

        fun       08p    7,r1100                    

        /＊停止2#变频器＊/

        org        m14

        fun       08p    47,r1200

        fun       t12    100

        and        t12

        fun       08p    111,r1200                  

        /＊启动3#变频器＊/

        org        m15

        fun       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，在较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modbus等总线结构来实现生产设备控制要求，是工业控制的一种趋势。同时，随着变频技术与计算机通讯技术相结合，plc和变频器的通讯控制将更加广泛应用于工业控制中。本文笔者多次设计相关系统运用于污水处理系统，食品、药品和化妆品等包装系统中，自动化程度大大提高，系统运行故障率则大大减少，是值得推广和应用的传动控制系统。