基于松下PLC與康沃變頻器通信方式的電機調速控制

甄明

摘 要傳統變頻器控制方式主要通過開關器控制來實現，無法滿足電機連續平滑曲線調控的需要。本文闡述了在電機調速控制中引入松下PLC與康沃變頻器通信技術，并提出了具體的控制方案，希望能夠為相關工作人員提供有益的方法借鑒。

【關鍵詞】電機 調速控制 松下PLC 康沃變頻器

在變頻器的運行及管理工作中，需要經PLC輸出點發出不同信號組合以調控變頻器的運行速度。在該種控制方式中，PLCI/0是實現控制的主要開關量，隨著變頻器的增多，需要使用的PLCI/0開關量點數就會增加。與傳統開關量控制相比較，模擬量控制能夠符合連續平滑曲線調速控制的要求，但是這種控制方式需要使用較長的控制線纜，并且主要使用的是電壓信號輸出，控制線路同時存在大電壓降問題，導致系統的穩定性受到影響。基于這種認識，有必要探討使用性能更佳的串口及對應的通訊方式，以實現PLC監控，及時、準確地獲取多臺變頻器的運行參數。

1 電機調速控制方法設計

松下PLC主要是通過串口RS485，運用通訊方式來控制變頻器，相較于RS232接口，通訊接口RS485的傳輸距離更長，傳輸速度較快，而且具有很好的抗干擾性能，使用便利、成本低廉。運用通訊方式，通過該接口可以實現對康沃變頻器的控制，而且可以同時獲取多臺變頻器的監控信息及運行參數。

這種電機調速控制方式含有PLC的通信模塊（AFPX-COM3）、松下可編程控制器（FP-X C60R）以及康沃變頻器（CVF-S1），在PLC與康沃變頻器之間，利用通信方式控制電機調速和正反轉，其中康沃變頻器為從站，PLC為主站，控制形式為點對點，主站通過通信途徑發送控制命令到從站，從而完成電機變頻調速控制過程。

2 變頻器相關參數設置

變頻器可以通過主站或者控制面板兩種方式來進行通信初始化設置。通過控制面板來進行初始化設置，主要含有以下步驟，即：通過控制面板設置[b-0]=2，選擇變頻器運行參數和高級運行參數；通過控制面板設置[b-1]=7，輸入頻率選擇相應的通道，給定通訊；通過控制面板設置[b-2]=2，運行控制命令，將其輸入通道，實現通訊控制；通過控制面板設置[H-65]=0，將本機地址設置為0；通過控制面板設置[H-66]=0，設置數據格式為無校驗；通過控制面板設置[H-67]=3，設置波特率為9600bps；設置[H-68]=0，設置連動控制主站；最后，設置[H-70]=0，即通訊接口斷線動作模式，保持原狀態。

3 PLC相關參數設置

采用PLC主站的系統寄存器來設置其通信口波特率和數據格式等相關參數，具體操作方法為：FP-X C60R軟件主界面-“選項”-“系統寄存器設置”。再將通信模式設置為通用通信模式，選擇8位數據長度的通信格式，其余參數包括：停止位：1位；起始符：無STX；結束符：CR；通信速率：9600bps；在串行通信模式下，接收緩沖區的容量設置為2048，起始地址設置為1000。

4 主站與從站間的通信協議

一般情況下，通信協議是指含有數據格式、傳輸方式、數據同步方法、傳輸步驟和速度、控制字符定義以及糾錯形式等內容在內的通信約定，康沃變頻器從站的串行通訊協議內容主要包括：

（1）廣播格式；

（2）編碼方法：動作功能代碼、數據傳輸以及檢錯。

（3）從機響應結構：動作確認、反饋數據以及校錯。

在該串行通訊協議中，協議建立只能通過一個PLC完成，從機通過數據提供來響應主機發出的控制命令，或發出動作來執行主機命令。主機可以單獨訪問網絡中的某個從機，也可以向全部從機發送廣播信息，從而實現主機與從機之間的通信。

5 通信方式

通過松下PLC與康沃變頻器通信方式進行電機調速控制，這種電機調速控制方式需含有PLC的通信模塊（AFPX-COM3），即松下PLC通訊接口的通信模塊，還要按照S+、S-接口要求進行連接。同時，還需采用松下PLC專用FI59串行通信指令來進行軟件編程，根據串行通訊協議中報文結構的形式，發送給從站康沃變頻器的命令幀為數據代碼。

以變頻器運行頻率為10.30Hz為例，編制主站PLC的通信程序，需將對應的命令幀通過高級指令寫入系統寄存器中，再通過串行通信指令發送至康沃變頻器。在發送過程中，命令幀開頭以5AH為起始字節，依次為低字節和高字節，從站變頻器的機號為零，再輸入具體的操作字或者狀態字，該數據含義可反映出PLC控制變頻器運行，或者提示變頻機恢復當前運行狀態。數據第1位代表正轉運行設置，第4位表示為主站有效控制從站，這兩位設置為1，其余位設置為0，從而操作字（狀態字）根據十六進制可轉化為0012，按照低字節-高字節的順序排列，第76位為校驗數據。在主機發送控制命令過程中，1000ms內主機至少發送一幀數據，若在1000ms內從機未接收主機的命令，則提示為斷線。在進行PLC編程時，先在數據寄存器中存放數據幀，存放地位為DT1～DT6，總共占用11個字節位置。

數據發送準備工作完成后，FP-X可編程控制器通過F159發出串行通信指令，采用COM1口，設置參數為KI，數據寄存器為DT。在數據幀發送過程中，數據表中自S地址回路出現的n個字節數據開始通過PLC發出，在發送命令時，可以自動添加起始字符，但是最大發送字節不會超過2048，在接受返回的數據時，PLC主要通過標志位開關控制，當標志位切換至“OFF”狀態時，就開始從通訊接口接收數據，同時通過自動存儲功能在系統寄存器中保存指定數據，主站可接收的最大字節為4096。因此，通過控制程序編制過程可知，對于處于不同運轉方向或者頻率狀態下的康沃變頻器，只需通過修改其控制程序中的DT4和DT5參數就能有效地連接多種復雜運行規律的程序段，完成電機變頻控制過程。

綜上所述，目前，基于松下PLC與康沃變頻器通信方式已在變頻器調速控制中得到較為廣泛的應用，該種控制方式接線方式簡單，成本較低，在很大程度上降低了變頻器調速控制的復雜程度，同時還滿足了多臺變頻器同時調速控制的需要，具有很好的應用和發展前景。

參考文獻

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作者單位

河北省科技工程學校 河北省保定市 071000