1 引言 在啤酒的釀造過程中，糖化醪與糊化醪的制取是非常重要工序，直接關(guān)系到啤酒的質(zhì)量與產(chǎn)量。某啤酒廠的糖化與糊化設(shè)備是20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，自動化水平較低，麥芽粉碎機與大米粉碎機的粉碎輥電動機，糖化鍋與糊化鍋的攪拌器電動機都沒有調(diào)速功能。為了滿足生產(chǎn)工藝的要求進行技術(shù)改造，各個電動機都使用變頻器調(diào)速。控制器選用OMRON的PLC，PLC與變頻器分別安裝在兩個相距較遠的控制室內(nèi)。PLC使用通信協(xié)議宏功能與多臺變頻器通信，控制它們的運行。 2 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)組成如圖1所示，上位計算機運行組態(tài)軟件，與OMRON的C200HE-CPU42型PLC通信，實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行。PLC的CPU單元安裝C200HW-COM06-V1通信板，支持通信協(xié)議宏功能。6臺不同功率的OMRON 3G3MV通用變頻器，分別驅(qū)動麥芽粉碎輥、大米粉碎輥、兩臺醪液輸送泵、糖化鍋和糊化鍋攪拌器電動機。3G3MV變頻器支持MODBUS通信協(xié)議，可與PLC進行RS-422A/485串行通信。PLC為主站，變頻器為從站，PLC與變頻器之間采用RS-485總線連接。 3 MODBUS通信協(xié)議 MODBUS是應(yīng)用于控制設(shè)備的一種通用串行通信協(xié)議，規(guī)定了一個控制設(shè)備能夠識別的信息結(jié)構(gòu)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進行集中監(jiān)控。 MODBUS通信使用主從技術(shù)，即主設(shè)備首先發(fā)出命令，從設(shè)備根據(jù)主設(shè)備提供的命令做出響應(yīng)。從站不能主動發(fā)送數(shù)據(jù)，只有主站發(fā)出命令時，從站才能給出響應(yīng)。主站可以向某一個從站發(fā)出命令，也可以向所有從站廣播信息。從站只響應(yīng)單獨發(fā)給它的命令信息，而不響應(yīng)廣播信息。協(xié)議規(guī)定每個從站都需要設(shè)置其設(shè)備地址，識別主站發(fā)來的信息。3G3MV變頻器的MODBUS協(xié)議的信息幀結(jié)構(gòu)如下所示。 （1）從站地址。變頻器地址00～31，如果設(shè)定為00，則為廣播發(fā)送，變頻器不給響應(yīng)。 （2）命令代碼。命令代碼有3種： 03H─讀??； 08H─回路反饋測試； 10H─寫入； （3）數(shù)據(jù)。由寄存器編號（回路反饋測試時為測試編號）與其數(shù)據(jù)組合構(gòu)成的一串?dāng)?shù)據(jù)。 （4）校驗碼。CRC16循環(huán)冗余校驗。 PLC以通信方式讀取3G3MV的狀態(tài)數(shù)據(jù)或控制其運行，實際上是讀取或修改3G3MV中對應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。 4 創(chuàng)建通信協(xié)議宏 糖化醪與糊化醪的制取工序較為復(fù)雜，各個變頻器按照規(guī)定的頻率曲線工作，而且變頻器的動作在順序上有一定要求。限于篇幅，本文不討論復(fù)雜的控制策略，僅討論PLC與變頻器之間的協(xié)議宏通信。 下面以向6臺變頻器發(fā)送運行指令、查詢狀態(tài)參數(shù)為例，介紹通信協(xié)議宏的創(chuàng)建過程。 在協(xié)議宏軟件CX-Protocol軟件上創(chuàng)建工程，選擇正確的設(shè)備名稱、設(shè)備型號及網(wǎng)絡(luò)類型。然后創(chuàng)建通信序列和接收陣列，并下載到PLC的通信板中。在PLC中編寫程序，用PMCR指令調(diào)用指定的通信序列[5]，實現(xiàn)與變頻器的通信。 4.1 創(chuàng)建通信序列 將通信序列號設(shè)為“000”，在通信序列中要設(shè)置PLC與通信板鏈接字、傳輸控制參數(shù)、響應(yīng)接收方式、數(shù)據(jù)接收監(jiān)控時間、數(shù)據(jù)接收完成監(jiān)控時間、數(shù)據(jù)發(fā)送完成監(jiān)控時間等內(nèi)容。 （1） 創(chuàng)建通信步 在通信序列“000”中創(chuàng)建2個通信步：STEP00和STEP01。STEP00用于控制變頻器運行，STEP01用于查詢運行狀態(tài)，如圖2所示。在每一個通信步中包括步號（Step）、重復(fù)計數(shù)器（Repeat）、命令（Command）、重試次數(shù)（Retry）、發(fā)送信息（Send Message）、接收信息（Recv Message）、是否響應(yīng)（Response）、出錯處理方式（Erorr）等內(nèi)容。 其中，重復(fù)計數(shù)器設(shè)定為“RSET/R（1）”?！癛SET”表示在開始執(zhí)行通信步時，重復(fù)計數(shù)器變量N清零。通信步執(zhí)行一次，N自動加1?！癛（1）”設(shè)定通信步執(zhí)行次數(shù)，其數(shù)值存放在PMCR指令的第二操作數(shù)（S）指定的數(shù)據(jù)區(qū)“S+1”中，本例的具體數(shù)值為“0006”，即每個通信步執(zhí)行6次，在通信步的重復(fù)執(zhí)行過程中，變量N對應(yīng)地從0遞加到5。圖2示出通信步設(shè)置。 [align=center] 圖2 通信步設(shè)置 [/align] （2） 創(chuàng)建發(fā)送和接收信息 發(fā)送信息與接收信息必須嚴(yán)格按照MODBUS協(xié)議格式編寫，如圖3、圖4所示。需要設(shè)置校驗碼（Check Code）、數(shù)據(jù)長度（Length）、地址（Address）、數(shù)據(jù)（Data）等信息。 校驗碼為CRC16校驗，占用兩個字節(jié)，65535為校驗算法初始值。 系統(tǒng)中使用的變頻器較多，這里不用常量作為從站地址，而用重復(fù)計數(shù)器變量N指定從站地址，來完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收工作。地址“～（R（3N+2）,1）”在通信步的6次重復(fù)執(zhí)行過程中，分別從PMCR指令的第二個操作數(shù)指定的“S+2”、“S+5”、“S+8”、“S+11”、“S+14”和“S+17”存儲單元中讀取低字節(jié)的數(shù)據(jù)，作為變頻器的地址。 在發(fā)送信息的數(shù)據(jù)設(shè)置中，[1000010002]表示向變頻器的“0001”和“0002”兩個寄存器寫入數(shù)據(jù)。其中，[10]為MODBUS寫入指令，[0001]為變頻器寄存器開始編號，[0002]為寄存器的個數(shù)。 “0001” 寄存器保存變頻器運行操作信號，指定變頻器運行或停止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；“0002” 寄存器保存變頻器頻率值，指定運行頻率。只要改變以上兩個寄存器的值，就可以改變變頻器的運行狀態(tài)和運行頻率。每一個變頻器的具體寫入值由（R（3N+3）,4）指定。[03002C0001] 表示讀取變頻器“002C” 寄存器的值，即讀取狀態(tài)參數(shù)。 在接收信息的數(shù)據(jù)設(shè)置中，“RUN RIGHT”為向變頻器發(fā)送運行指令的正確響應(yīng)信息；“READ RIGHT”為向變頻器發(fā)送查詢指令的正確響應(yīng)信息，使用“（W（N+1）,2）”將查詢指令的響應(yīng)數(shù)據(jù)（2個字節(jié)），即變頻器的狀態(tài)參數(shù)，寫入PMCR指令第三操作數(shù)指定的PLC存儲單元；“ERROR”為錯誤響應(yīng)信息，使用“（W（N+1）,2）”將錯誤代碼寫入PMCR指令第三操作數(shù)指定的PLC存儲單元。 4.2 創(chuàng)建接收陣列 PLC向變頻器發(fā)送指令時，變頻器可能返回正確或錯誤的響應(yīng)信息，在接收數(shù)據(jù)時，應(yīng)使用陣列的形式加以區(qū)分。創(chuàng)建了3種可能的接收信息“RUN RIGHT”、“READ RIGHT”和“ERROR”，并針對每一種接收情況設(shè)定了不同的處理方法（Next Process） ，用于可能出現(xiàn)的各種響應(yīng)信息的處理，如圖5所示。 如果00通信步執(zhí)行正常，接收到“RUN RIGHT”信息，則轉(zhuǎn)到01通信步。在執(zhí)行01通信步時，如果接收到“READ RIGHT”信息，則通信協(xié)議宏執(zhí)行完畢。無論執(zhí)行哪一個通信步，如果接收到“ERROR”信息，則通信錯誤，終止協(xié)議宏的執(zhí)行。對于其他不可預(yù)見的情況（OTHER），如通信超時接收不到響應(yīng)信息時，終止協(xié)議宏的執(zhí)行。 5 通信實現(xiàn) 5.1 通信設(shè)置 （1） 變頻器設(shè)置 使用RS-485方式通信時，將終端變頻器的外部設(shè)定開關(guān)SW2設(shè)置為ON，接入120Ω的終端電阻。將S+與R+，S-與R-連接。 每臺變頻器使用前要設(shè)定與通信相關(guān)的參數(shù)，將運行控制方式、頻率控制方式均設(shè)定為“通信”，頻率單位設(shè)為0.1Hz，還要設(shè)定從站地址，通信參數(shù)設(shè)為1位啟動位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗，9600bps波特率。 （2） 通信板設(shè)置 對通信板上的開關(guān)作調(diào)整，將SW1置于2側(cè)，使用RS-485方式；SW2設(shè)定為ON，接入120Ω的終端電阻。 設(shè)定通信板端口A為通信協(xié)議宏方式。PLC的通信參數(shù)設(shè)定必須與變頻器的參數(shù)一致。 5.2 編寫通信程序 通信協(xié)議宏的調(diào)用程序段如圖6所示。其中，28908為通信板端口A操作標(biāo)志。28908為OFF，表示可以使用端口A進行通信。通信過程中28908置ON，通信結(jié)束后，28908置為OFF狀態(tài)。當(dāng)23201由OFF變?yōu)镺N、且28908為OFF時，調(diào)用通信板上的通信序列，通過端口A發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 通信序列號、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的存放區(qū)由PMCR指令的三個操作數(shù)指定。 PMCR指令的第一個操作數(shù)“#1000”為控制字，第一位的“1”表示使用通信板的端口A；后3位“000”表示通信序列號。 DM0000為PMCR第二操作數(shù)（S），設(shè)置發(fā)送信息的有效通道數(shù)為“0020”，即設(shè)定了DM0000～DM0019共20個有效通道。DM0001中存放變頻器臺數(shù)。DM0002中存放1號變頻器的地址，DM0003中存放1號變頻器運行指令，DM0004中存放變頻器的運行頻率。第2臺至第6臺變頻器的數(shù)據(jù)依次設(shè)置于DM0005～DM0019中。 DM0020為PMCR第三操作數(shù)（D），設(shè)置接收信息的有效通道數(shù)“0007”，即設(shè)定了DM0020～DM0026共7個有效通道。DM0021中存儲1號變頻器的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，DM0022中存儲2號變頻器的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，以此類推。 6 結(jié)束語 根據(jù)糖化工藝的要求，通過上位機組態(tài)軟件，制定變頻器的運行曲線，實時改變變頻器的運行頻率與運行方向，并在計算機上獲得變頻器的實際工作狀態(tài)信息和主要運行參數(shù)，生成數(shù)據(jù)報表和運行曲線。 通信協(xié)議宏的編寫與調(diào)用簡單，編程量小。使用通信協(xié)議宏實現(xiàn)控制多臺變頻器，簡化了現(xiàn)場布線，達到了設(shè)計要求，取得了很好的效果。