1 引言

　　雖然變頻器廣泛應用于各行各業，但因其顯示面板簡單，且在對數據的處理、計算、保存等方面存在弱點，在一定程度上影響了變頻器在復雜控制系統中的應用。不過，通訊技術與變頻器相結合可以彌補這些缺點，可以利用plc與變頻器之間的通訊功能實現遠程控制，同時增強了變頻器對數據處理，故障報警等方面的功能。

　　本文以污水處理控制系統為例，介紹利用modbus通訊協議實現永宏plc控制3臺變頻器運行系統，使得電機轉速、方向、轉矩以及變頻器運行參數等控制變得十分容易和精確。先前的控制是采用3臺變頻器分別控制3臺牽引電機，其轉速給定是由操作面板上的操作電位器的旋轉給變頻器一個0～10v的電流信號，這種方式缺點是:

　　（1）各變頻器運行參數無法準確在運行中獲得;
　　（2）控制電位器由于經常旋轉操作頻繁，使得故障率增高;
　　（3）由于變頻器一般安裝在控制柜中，較難得到其面板上的頻率信息;
　　（4）改變其運行參數，需手動多次調試;
　　（5）自動化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改進，采用plc控制，利用modbus通訊實現用plc控制和監控變頻器的運行。

　　2 相關系統構成及配置

　　系統采用中國臺灣永宏股份電機有限公司的fbs-60mct型plc作為主控制器;

　　tvf2000系列變頻器用于傳動控制;hitech pws3261觸摸屏用于人-機信息交換。相關系統構成框圖如圖1所示。在該系統中，plc的port 2和變頻器構成modbus總線，通過plc控制3臺變頻器完成系統控制需要，實現對變頻器的速度設定、運行狀態監控及參數交換等。

　　3 modbus通訊協議

　　modbus通訊協議，是一種串行的、非同步的主從通訊協議，網絡中只有一個設備能夠建立協議，其它的設備只能通過提供數據響應主機的查詢，或根據查詢做出相應的動作。modbus協議定義了主機查詢的格式，其包括:主從機的編址方法（或廣播），要求動作的功能代碼，傳輸數據和錯誤校驗等，或不能完成主機要求的動作，它將組織一個故障作為響應。modbus協議不需要特別的接口，典型的物理接口是rs-485。在modbus通訊網絡中，一般提供中ascii和rtu兩種通訊模式。



　　本控制系統中，永宏plc支持modbus協議，可以靈活運用ascii和rtu兩種通訊模式，tvf2000變頻器支持modbus中的rtu通訊模式。

　　4 系統實現

　　本控制系統主要以modbus通訊控制實現。因此，主控設備和受控設備必須都支持modbus協議，永宏plc提供了方便快捷的 modbus master表格，直觀易懂，如圖2所示。其中，第0，2，4項資料為分別寫入1#2#3#變頻器控制字和給定值1;第1，3，5項資料為讀取1#2#3#變頻器的狀態字。

　　時代tvf2000系列變頻器可通過串行rs-485總線與外部plc控制系統進行通訊，通訊協議為modbus的rtu形式，其控制命令和給定頻率全部來自modbus通訊，其rs-485總線結構如圖3所示。tvf2000變頻器的寄存器40001為控制字，寄存器40002為給定值1，寄存器40004為狀態字，寄存器40005為實際值。




　　其相關參數設置如下:

　　5005=2—modbus通訊;
　　5201=1，2，3—變頻器站號;
　　5202=5—波特率為9600bps;
　　5203=0—無校驗;
　　5003=1.0—通訊超時時間;
　　1001=10—外部命令1為通訊控制;
　　1003=3—電機正反轉控制;
　　1104=0.1—頻率給定最小單位0.1hz;
　　1105=50—給定頻率為50hz;
　　1601=7—為通訊允許運行;
　　1604=7—為故障通訊復位.

　　tvf2000的菜單參數被一一映射為modbus協議的寄存器，modbus通訊對各寄存器的操作，即實現了對tvf2000中與寄存器對應的菜單參數的操作。對應的命令寄存器為40001，其中每一位控制的具體內容如表1所示。

　　對每一臺變頻器進行控制時,通過hitech觸摸屏給定起停信息,變頻器的位置信息如下:

　　步，40001=b變頻器進入通訊控制就緒狀態;
　　第二，40001=b變頻器進入準備狀態;
　　第三，40001=b發上升沿脈沖進入運行允許狀態;
　　第四，40001=b啟動變頻器;




　　第五，40001=b按給定頻率值運行。

　　同時，通過對存儲寄存器40004讀取，可獲得變頻器的運行狀態等信息,然后通過觸摸屏顯示界面，操作人員可以直觀地了解變頻器運行信息。40004的位址內容見表2。

　　5 程序設計

　　org m1924
　　fun 08 7,r1000
　　fun 08 7,r1100
　　fun 08 7,r1200
　　/＊變頻器就緒＊/
　　org m1962
　　fun 150p 2,r5800,r5900
　　/＊modbus通訊工作命令設定＊/
　　org m10
　　fun 08p 47,r1000
　　fun t10 100
　　ａnd t10
　　fun 08p 111,r1000
　　/＊啟動1#變頻器＊/
　　org m11
　　fun 08p 7,r1000
　　/＊停止1#變頻器＊/




　　org m12
　　fun 08p 47,r1100
　　fun t11 100
　　ａnd t11
　　fun 08p 111,r1100
　　/＊啟動2#變頻器＊/
　　org m13
　　fun 08p 7,r1100
　　/＊停止2#變頻器＊/
　　org m14
　　fun 08p 47,r1200
　　fun t12 100
　　ａnd t12
　　fun 08p 111,r1200
　　/＊啟動3#變頻器＊/
　　org m15
　 fun 08p 15,r1200
　　/＊停止3#變頻器＊/
　　6 結束語

　　利用modbus通過plc來控制多臺tvf2000變頻器的運行，從滿足生產設備各種不同場合和要求的需要。與原系統相比，在極大程度上提高了自動化程度，使控制變得簡單和精確;而與plc+d/a模塊這一傳統的控制模式相比,雖然同樣可以達到控制要求，但從經濟上考慮，我們一般無法接受昂貴的d/a模塊，在同時控制多臺變頻器時，將使變得系統十分龐大，不利于系統的維護;因而，采用modbus等總線結構來實現生產設備控制要求，是工業控制的一種趨勢。同時，隨著變頻技術與計算機通訊技術相結合，plc和變頻器的通訊控制將更加廣泛應用于工業控制中。本文筆者多次設計相關系統運用于污水處理系統，食品、藥品和化妝品等包裝系統中，自動化程度大大提高，系統運行故障率則大大減少，是值得推廣和應用的傳動控制系統。