1 引言 在傳統(tǒng)的plc——變頻控制集成系統(tǒng)中，變頻器的啟動/停止與故障監(jiān)控由plc通過開關(guān)量實現(xiàn)端對端控制。變頻器頻率是由plc通過模擬量輸出端口輸出0～5（10）v或4～20ma信號控制，需要plc配置昂貴的模擬量輸出端口模塊。變頻器出現(xiàn)故障時由plc讀取變頻器的故障報警觸點，對具體故障原因并不清楚，需查詢變頻器報警信息后再閱讀變頻器說明書才知道。隨著交流變頻控制系統(tǒng)及通訊技術(shù)的發(fā)展，可以利用plc及變頻器的串行通訊的方式來實現(xiàn)plc對變頻器的控制。 2 變頻器的選型 danfoss vlt系列變頻調(diào)速器提供串行通訊技術(shù)的支持。它所支持的串行通訊技術(shù)包括標(biāo)準(zhǔn)rs-485、profidrive、lonworks在內(nèi)的多種現(xiàn)場總線方式。其中，rs-485通訊方式為用戶提供了無需附加任何費用的、最為廉價實用的串行通訊方式。只需按照danfoss vlt變頻器規(guī)定的通訊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制字和狀態(tài)字格式發(fā)送數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)與vlt變頻的通訊。vlt為用戶提供了兩種控制字和狀態(tài)字格式標(biāo)準(zhǔn):即danfoss標(biāo)準(zhǔn)的danfoss fc協(xié)議和profibus標(biāo)準(zhǔn)的profidrive協(xié)議。其中fc協(xié)議為用戶提供了更多的與vlt有關(guān)的控制信息和狀態(tài)信息。本項目中選用danfoss fc協(xié)議。 3 plc的選型 西門子工控產(chǎn)品在工控領(lǐng)域應(yīng)用市場中有較高的占有率。s7-200系列是西門子simatic plc家族中的小規(guī)模plc成員，自由通訊口方式是s7-200 plc的一個特色的功能，它使s7-200 plc可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中plc可以與變頻器和方便連接。plc通過自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運(yùn)行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率和過壓、過流、過負(fù)荷等全部報警信息等參數(shù)，這比通過外部端口控制變頻器的運(yùn)行具有較高的可靠性，節(jié)省了plc寶貴的i/o端口，又獲的了大量變頻器的信息。在本例中，作者將按照danfoss fc協(xié)議來對s7-200的自由口進(jìn)行編程。 4 vlt串行通訊 4.1 vlt通訊原理 vlt變頻器的串行通訊為異步半雙工的方式，使用字節(jié)奇偶校驗和塊傳送異或校驗方法。每個變頻器都配備有一個標(biāo)準(zhǔn)的rs-485通訊端口，使協(xié)議可以通過rs-485電氣接口來進(jìn)行傳輸。plc為主機(jī)，變頻器為從機(jī)，系統(tǒng)電碼的傳輸由主機(jī)控制，主機(jī)不斷發(fā)出某個地址的電碼給從機(jī)，等待從機(jī)的響應(yīng)。主機(jī)最多能帶31個從機(jī)，在有中繼器的情況下，可以增加到126個從機(jī)，也就是從機(jī)的地址最多可以設(shè)定到126。通訊時，每一個字節(jié)從一個起始位開始實行傳送，然后再傳遞8個數(shù)據(jù)位，相應(yīng)地組成一個字節(jié)，每個字節(jié)由一個奇偶校驗位來驗證傳送的正確性，然后由一個終止位結(jié)束。這樣一個字節(jié)共由11個位組成。 4.2 vlt電碼結(jié)構(gòu) 每個電碼由一個起始字節(jié)（stx）開始，這個起始字節(jié)為stx=02h。隨后緊跟一個表示電碼長度（lge）的字節(jié)和表示變頻器地址的字節(jié)（adr）。然后是一些數(shù)據(jù)字節(jié)（隨電碼類型而變）。整個電碼由一個數(shù)據(jù)控制字節(jié)（bcc）來結(jié)束。結(jié)構(gòu)如附表。 [align=center] 附表 vlt電碼結(jié)構(gòu)[/align] 在上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中: （1） pke占用兩個字節(jié)，包括參數(shù)命令類型和參數(shù)數(shù)目; （2） ind為索引，也占用兩個字節(jié)，索引字節(jié)用于表明它是一個讀命令還是寫命令。在讀命令中必須具有0400h的格式，在寫命令中必須具有0500h的格式; （3） pwe為參數(shù)值塊。占用四個字節(jié)，分為高字（pwe h）和低字（pwe l）?！氨热缰鳈C(jī)要改變當(dāng)前的變頻器參數(shù)，新的參數(shù)就應(yīng)寫在參數(shù)pwe中發(fā)送給變頻器;” （4） pcd為過程塊，占用4個字節(jié)。它有兩種狀態(tài)，當(dāng)主機(jī)發(fā)給從機(jī)時，pcd1為控制字，pcd2為參考值;當(dāng)從機(jī)發(fā)給主機(jī)時，pcd1為狀態(tài)字，pcd2為當(dāng)前的輸出頻率; （5） bcc為數(shù)據(jù)控制字節(jié)。由它來對接收到的命令進(jìn)行檢驗正確與否。它的初始值為0，然后對該字節(jié)以前的所有字節(jié)進(jìn)行異或。 5 plc編程示例 5.1 變頻器初始化子程序 plc在第一次掃描時執(zhí)行初始化子程序，對端口及rcv指令進(jìn)行初始化。為了增加程序的可靠性，在初始化完成后，如果檢測到端口空閑時則運(yùn)行rcv指令使端口處于接受狀態(tài)。初始化子程序如下: network 1 // 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題 檢測端口空閑可編在主程序中 // 設(shè)定端口屬性 ld sm0.0 movb 73, smb30 network 2 // 接收信息狀態(tài) ld sm0.0 movb 102, smb87 network 3 ld sm0.0 movb 16#02, smb88 movb 50, smb92 movb 50, smb94 r sm87.2, 1 network 4 ld sm0.0 atch int1, 23 //連接口0接收完成的中斷 network 5 ld sm0.0 atch int0, 9 //連接口0發(fā)送完成的中斷 network 6 ld sm0.0 eni //中斷允許 network 7 ld sm0.0 movd &vb250, vd220 //裝入地址指針 movb 0, vb242 //bcc碼寄存器清零 movd &vb300, vd224 //裝入地址指針 movb 0, vb246 //bcc碼寄存器清零 5.2 變頻器參數(shù)修改子程序 當(dāng)要改變當(dāng)前變頻狀態(tài)的信息需傳送時，調(diào)用“控制子程序”。首先它要禁止端口的接收，然后對控制電碼進(jìn)行編輯和bcc檢驗碼計算，并發(fā)送;當(dāng)沒有改變當(dāng)前變頻狀態(tài)的信息需傳送時，調(diào)用“空命令”子程序。因為plc如果要讀取變頻器的當(dāng)前工作狀態(tài)，就要給變頻器發(fā)送命令，而“控制子程序”代碼繁瑣，執(zhí)行效率不高，我們可以將“空命令”程序需傳送的電碼預(yù)先編排好（可以用短電碼），“控制子程序”程序代碼如下: network 1 ld sm0.0 //停止端口0的接收 r sm87.7, 1 rcv vb300, 0 network 2 ld l0.0 movw 16#047c, vw211 movw lw1, vw213 network 3 ld l0.1 movw 16#0434, vw211 movw 0, vw213 network 4 ld sm0.0 movw lw1, vw213 network 5 // 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題 // 網(wǎng)絡(luò)注釋 ld sm0.0 movb 16#02, vb200 movb 16#0e, vb201 movb lb3, vb202 movd 0, vd203 movd 0, vd207 hta vb200, vb250, 15 network 6 ld sm0.0 //計算bcc校驗碼 for vw240, +1, +15 network 7 ld sm0.0 xorb ＊vd220, vb242 network 8 ld sm0.0 incd vd220 network 9 next network 10 ld sm0.0 hta vb242, vb265, 1 //bcc校驗碼寫入發(fā)送緩沖區(qū) network 11 ldb= vb251, 16#0e //發(fā)送緩沖區(qū)準(zhǔn)備好后進(jìn)行發(fā)送 s s0.1, 1 network 12 lscr s0.1 network 13 ld sm4.5 xmt vb250, 0 network 14 scre 5.3 變頻器通訊完成處理 發(fā)送完成后執(zhí)行發(fā)送完成中斷程序，它的操作包括:允許rcv;bcc碼寄存器清零;重新裝入用于計算bcc校驗碼的地址指針;接收緩沖區(qū)中存放指令結(jié)束字符的字節(jié)清零，用來判斷下一條指令格式是否正確。 接收完成后執(zhí)行接收完成中斷程序，它會將接收緩沖區(qū)中的十六進(jìn)制ascii碼還原成數(shù)據(jù)并保存。然后調(diào)用“接收處理”子程序。它主要是求出接收緩沖區(qū)中指令的bcc校驗碼并與指令中的bcc校驗碼進(jìn)行比對，并對電碼中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 6 結(jié)束語 使用此方法采用西門子ｐｌｃ通過自由口使用danfoss fc協(xié)議對danfoss變頻器進(jìn)行控制，極大地減少了線路連接的復(fù)雜性，避免了現(xiàn)場可能的各種電磁干擾對控制設(shè)備的影響。