西门子6ES7221-1BH22-0XA8性能参数

西门子6ES7221-1BH22-0XA8性能参数

介绍永宏PLC利用MODBUS实现控制多台变频器系统的设计方法。
1 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*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。

4 系统实现
本控制系统主要以modbus通讯控制实现。因此，主控设备和受控设备必须都支持modbus协议，永宏plc提供了方便快捷的 modbus master表格，直观易懂。其中，第0，2，4项资料为分别写入1#2#3#变频器控制字和给定值1;第1，3，5项资料为读取1#2#3#变频器的状态字。
时代tvf2000系列变频器可通过串行rs-485总线与外部plc控制系统进行通讯，通讯协议为modbus的rtu形式，其控制命令和给定频率全部来自modbus通讯，其rs-485总线结构。tvf2000变频器的寄存器40001为控制字，寄存器40002为给定值1，寄存器40004为状态字，寄存器40005为实际值。

其相关参数设置如下:
5005=2—modbus通讯;
5201=1，2，3—变频器站号;
5202=5—波特率为9600bps;
5203=0—www.无校验;
5003=1.0—通讯超时时间;
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*小单位0.1hz;
1105=50—*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;
第二，40001=0000 0000 0000 0111b变频器进入准备状态;
第三，40001=0000 0000 0000 1111b发上升沿脉冲进入运行允许状态;
第四，40001=0000 0000 0010 1111b启动变频器;

第五，40001=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www.，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＊/

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，在极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、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

1引言
随着计算机和通讯技术的发展，在工业测量和控制中广泛需要远程通讯。远端PLC等下位机做生产控制，本地计算机需要实时监测或参与控制生产现场的参数。实现以上要求的一个简便的途径是利用覆盖面广泛的公用电话网，使PLC等下位机利用调制解调器（MODEM）和计算机的调制解调器连接通讯，即可完成硬件上的连接。如图1所示。在软件方面，由远端下位机软件控制和远程监控站软件两部分组成。考虑到本地监控站软件只做数据监测或少许控制且编程相对简单，所以本地监控站的编程软件可以直接用高级语言。
2系统概述
本文以一个实际的小水电站的泻水闸门程控工程为例，着重叙述永宏PLC和PC做远程通讯的实现细节。系统的下位机控制采用永宏公司的FBs系列PLC对水库泻水闸门进行开度检测和开度控制，监控站的界面编程采用VB6.0编写。 
硬件配置：远端FBs-CB25+ FB0MAU＋ECOM外置MODEM＋PWS1711
 本地PC（含普通内置MODEM）
该系统主要控制要求，通过FB0MA外接一个旋转编码器闸门所在位置，然后跟据现场人机界面或者PC端（下游5Km处）的设定位置来控制牵引闸门的马达正反转，从而使闸门上升或下降到*的位置。FBs-CB25所扩展得到的通讯口2（RS485）用于PWS1711的通讯，通讯口1（RS232）用于连接MODEM，另外，主机上的可USB口用于连接调试用的笔记本电脑。

3调制解调器工作方式和设定
3.1 调制解调器工作原理
调制解调器分成两种模式，命令模式和联机模式。当调制解调器没有和其它设备连接时，其处于命令模式，这时下达给调制解调器的指令时作调制解调器本身设定或者动作用的。当调制解调器已经和其它的设备连接上时，此时调制解调就是处于联机模式，所有在此时由计算机送到调制解调器的讯息都将由经电话线传送到其它设备上。
用于控制调制解调器的特定指令集被称为“AT指令集”，通过该指令集，从*基本的音量控制到内建参数设置的改变，都可以由VB经过串行端口而对调制解调器下达控制指令。AT命令集是调制解调器通讯接口的工业标准。所有的AT命令都以字符AT开始,作为前缀。前缀AT用以引起调制解调器的注意（Attention）检测计算机串行通讯口发送信号的速率,识别字符格式,包括字符长度和奇偶设定等。
调制解调器拨号之后,等待对方调制解调器送来的载波信号。如果在一给定时间内没有检测到载波, 调制解调器自动释放线路并送回结果码NOCARRIER，如果检测到载波信号, 调制解调器即送结果码CONNECT + 波特率,就进入联机状态,即可与远方系统进行通讯。
3.2 PLC连接调制解调器原理及其设置
在该系统中， PC做为主站，必须控制调制解调器主动拨号，另外，在确认调制解调器和PLC的调制解调器联机成功后控制它进入联机模式，开始存取PLC数据。主站控制调制解调器拨号连接细节见下节，这里详述PLC端对调制解调器的设置方法。