PLC与变频器在化纤柔性生产线上的应用

屏主显示画面

　　图5 参数设定画面

　　“触摸屏主显示画面”是操作员经常需要查看的画面，主要用于显示计量泵1、2和各牵伸辊机的运行频率和电流以及它们当前的运行状态，同时还显示主令速度和收线的长度。它是只监测当前的运行情况，并不能进行设定。在画面上部设置了各个命令按钮，点击它们查询相应的状态或进行相应的操作。在上面点击“牵伸比”可以进入如图4画面，它是用户调试时的主要操作画面，调机时，用户先设定各牵伸辊机的线速度，然后点击“确认”计算出各级牵伸比和主牵伸比，确定好牵伸比后，只需调节主令速度，就可以根据牵伸比自动设定各辊机的运行速度，达到速度同升同降的目的。同时在操作箱上拨动“速度升/降”开关也可以起到同升同降的目的。“最大限速”主要是为了防止操作不当而作的一个保护措施。PLC作为触摸屏的下位机，承担了数据的传送和处理工作，它和变频器之间通过通讯进行数据读取和设定，其网络组成如图6所示。

　　图6 PLC和变频器通讯网络通讯组成图

　　在构成此网络时，由于EV1000和TD3000变频器的通讯协议不一致，所以只能采取自由通讯协议进行通讯。EC20 PLC作为控制主站，在系统中具有绝对的控制权，它主动给变频器发送指令，主动接收变频器的反馈数据。在这里，我们将EC20自带的COM1口作为RS485通讯口和变频器通讯，COM0口用于和触摸屏通讯，设置为MODBUS协议，下面就将艾默生PLC和变频器之间的通讯作简单介绍。

　　设备之间的通讯不但要有相应的硬件接口，如USB，RS232接口，RS485接口，以太网口等，还需要有相应软件支持，也就是通讯协议，本系统使用RS485接口和自由口通讯协议。RS485通讯可以理论上可以连接128台设备，通讯距离可以达到1200米，而且抗干扰性强，是目前工控中普遍采用的通讯方式。

　　下面是通讯程序的设计：在写程序之前我们必须设定串口参数，比如波特率，数据位，启始位，停止位以及奇偶校验，这里设定波特率=9600 ，数据位=8 ，启始位不用设，停止位=1，奇偶校验=不校验。具体参数设置如图7所示。

　　图7 艾默生PLC通讯参数设置

　　设定了这些参数以后，我们就可以编写通讯程序了，此程序比较长，我这里就不作详细解说，仅列举TD3000变频器频率设定和电流读取子程序供大家参考，具体数据读写请参考艾默生EV1000和TD3000自由口通讯协议。

　　入口参数：addr , freq_set

　　出口参数：end , freq

　　//设定频率，读取电流,使用长帧读取功能参数FF.05

　　//初始化短帧，帧头为02

　　LD SM0

　　MOV 16#2 V3

　　MOV #addr V4

　　MOV 16#1F V5

　　MOV 16#5 V6

　　MOV 16#0 V7

　　MOV 16#0 V8

　　MOV 1*4 V9

　　MOV 16#7F V10

　　MOV #freq_set K4M1980

　　MOV K2M1988 V11

　　MOV K2M1980 V12

　　MOV 0 Z0

　　MOV 0 V13

　　//异或校验

　　LD SM0

　　FOR 9

　　LD SM0

　　WXOR V13 V4Z0 V13

　　LD SM0

　　INC Z0

　　NEXT

　　//发送和接收

　　LD SM0

　　MPS

　　ANI SM122

　　XMT 1 V3 11

　　RCV 1 D7000 11

　　MRD

　　AND SM123

　　MOV D7004 K2M1988

　　MOV D7005 K2M1980

　　MOV K4M1980 #freq

　　MPP

　　AND SM123

　　SET #end

　　//发送完后，将完成标志位END置ON

　　此段程序为TD3000变频器设定频率和读电流的子程序，EV1000的通信程序可以根据它的通信协议进行设计。下面介绍变频器的参数设定，由于总共有九台变频器需要通信，所以我们将变频器的地址分别设为10到18，具体通讯参数TD3000在F9组里面进行设定，EV1000在FF组里进行设定，除了设定通讯参数外，还有编码器，摸拟量设置等参数，设定如下：

　　TD3000变频器 通讯参数 F9.00 3 F9.01 0 F9.02 12-18

　　编码器参数 Fb.00 1024

　　启停参数 F0.02 1 F0.03 6 F0.05 1

　　模拟量参数 F6.08 0 F6.11 7.8

　　EV1000变频器 通讯参数 FF.00 0005 FF.01 10-11

　　启停参数 F0.00 2 F0.03 1

　　此程序中，除了需要给变频器设定频率外，我们还要读取变频器的当前电流和故障状态，以反应当前设备的运行状况，另外还有参数计算，系统启停，故障报警等程序，这里不一一赘述。

　　5结束语

　　此化纤柔性生产线自运行以来，达到如下效果：

　　（1）优秀的同步速度精度，使产品废品率明显降低。

　　（2）完善的集中控制，大幅降低工人的劳动强度。

　　（3）设备速度从以前设备的100米/分钟，提高到150米/分钟，效率提升了50%。

　　（4）生产过程的参数完整记录，为质量追溯提供了依据。

　　以上效果等到了用户的高度*价。

　　从本次的实际应用来看，艾默生公司高性能矢量变频器TD3000较高的速度精度与EC20系列PLC的强大的通信能力，完全可以为化纤行业提供高稳定性、高可靠性、高度自动化和高效率的系统性解决方案。

通讯越来越多地走进了现代控制领域，它直接引领着传统工控设计理念的变革。大到成千上万点的监控系控，小到单台设备，无处不见通讯的身