西门子6ES221-1BH22-0XA8大量现货
一．功能先容
英威腾CHV系列矢量变频器内置的MODBUS（从站）通讯协议，配合CHV系列变频器专用通讯卡，可非常方便的实现远程通讯控制功能。通讯卡上提供RS232及RS485两种物理通讯端口，用户可通过设置卡上的跳线选择。
下面以西门子S7-200系列PLC为例，先容PLC与CHV矢量变频器建立通讯并实现对变频器起停、频率给定、监控等功能的控制。
变频器作为MODBUS协议从站接收来自CPU224 PLC的通讯指令，。
CHV系列矢量变频器在与CPU224通讯前须做好以下预备工作：
1．确认已安装好CHV系列矢量变频器的通讯卡，并将卡上的端口跳线置于RS485端；
2．用一根带9针阳性插头的串口通讯电缆连接在CPU224 PLC的自由通讯口端，电缆另一真个第5、3、8线分别接在CHV变频器RS485通讯卡的GND、485+、485－端子上，其余线屏蔽不用；
3．预先设置变频器以下参数：
PC0.0=1 //变频器通讯地址为1
PC0.1=3 //通讯波特率9.6K
PC0.2=1 //通讯数据偶校验
P0.01=2 //变频器的运行指令采用通讯方式
P0.03=7 //变频器的A频率设定采用通讯方式
二．PLC内存使用说明
西门子S7-200系列PLC的自由通讯端口编程必定会用到两个指令，即XMT（发送）指令和RCV（接收）指令。编写程序时需要为这两个指令指定数据缓冲区，一般以低位数为0的地址作为数据缓冲区的起始地址。
1．发送指令XMT缓冲区（写/读）
VB100 //xmt指令要发送的字节个数
VB101 //变频器通讯地址（01）
VB102 //modbus功能码（06/03）
VB103 //变频器被写地址高位/变频器被读起始地址高位
VB104 //变频器被写地址低位/变频器被读起始地址低位
VB105 //被写数据高位/被读数据字个数高位
VB106 //被写数据低位/被读数据字个数低位
VB107 //被发送数据CRC低位
VB108 //被发送数据CRC高位
2．接收指令RCV缓冲区
VB200 //rcv指令要接收的字节个数
VB201 //变频器地址（01）
VB202 //modbus功能码（06/03）
VB203 //变频器被写地址高位/被读数据字节个数高位
VB204 //变频器被写地址低位/被读数据字节个数低位
VB205 //被写数据高位/被读数据高位
VB206 //被写数据低位/被读数据低位
VB207 //被接收数据CRC低位
VB208 //被接收数据CRC高位
VB217 //被接收数据CRC验算低位
VB218 //被接收数据CRC验算高位
2．CRC校验子程序（SBR0）
英威腾CHV系列矢量变频器内置的MODBUS协议采用RTU传输格式，该格式使用CRC校验方式对每次发出或接收的数据帧进行校验。该子程序使用了多个局部变量，以方便其它子程序调用。
在西门子STEP 7-Micro/Win 编程环境下（如图一），需要在该子程序的局部变量表中预先设定以下局部变量：
（1）输进型局部变量（VAR_bbbbb）
1d_0:DWORD; // 待发送数据地址指针变量
lw_4:WORD; // 待发送数据字节个数变量
（2）输出型局部变量（VAR_OUTPUT）
lb_6:BYTE; // CRC校验值高位变量
lb_7:BYTE; // CRC校验值低位变量
（3）临时局部变量（VAR）
lw_8:WORD; // 待发送数据字节个数计数变量
lw_10:WORD; // 待发送数据每字节8位二进制数计数变量
Network 1
LD SM0.0
MOVW 16#FFFF, LW6 //将16位CRC校验寄存器LW6全置为1
Network 2
LD SM0.0
FOR LW8, +1, LW4 //对待发送数据字节个数（LW4）计数（LW8）循环
Network 3
LD SM0.0
XORB ＊LD0, LB7 //使待发送数据的个字节（＊LD0）与
//CRC校验寄存器低位字节（LB7）进行异或运算
Network 4
LD SM0.0
INCD LD0 //ld_0指向待发送数据的下一个地址
Network 5
LD SM0.0
FOR LW10, +1, +8 //对每字节8位二进制数计数（LW10）循环
Network 6
LD SM0.0
SRW LW6, 1 //CRC校验寄存器LW6右移一位
Network 7
LD SM1.1 //若移位后的溢出值SM1.1为1
XORW 16#A001, LW6 //则使值16#A001与LW6进行异或运算
Network 8
NEXT //结束每字节8位二进制数计数循环
Network 9
NEXT //结束每数据帧字节个数计数循环
3． 初始化子程序（SBR1）
该程序在PLC的个扫描周期运行，主要是设置CPU224自由端口的通讯格式、数据接收格式及复位各寄存区（参见西门子S7-200编程手册）。
通讯格式内容包括：波特率9.6K、每字节位数8位、偶校验等（留意与变频器一致）。
数据接收格式完全参照MODBUS RTU格式设定，以不少于3.5个字节传输时间的通讯口空闲间隔作为数据接收的开始及结束信号。根据协议，PLC在预备接收数据前会先监测通讯口是否空闲，如连续空闲时间超过了3.5个字节的传输时间，则PLC默认数据接收开始，此后通讯口上出现的信息即被以为是一个数据帧的内容。同理，随着一个数据帧的后一个字节传输完成，又会出现一个3.5字节传输时间的空闲间隔，来表示一个数据帧传输的结束。（参见MODBUS协议标准及CHV系列矢量变频器通讯卡使用说明书）
对9.6K的通讯波特率来说，3.5个字节传输时间约为5ms左右。因该程式的每个指令只预备接收一个数据帧的回馈信息，接收数据前的空闲检测时间可设为0，即PLC在发出数据后立即开始接收数据，但一个数据帧的传输结束空闲检测时间仍需设为5ms以上。
Network 1
LD SM0.0
MOVB 16#49, SMB30 //设置自由通讯口格式
MOVW +0, SMW90 //空闲行间隔检测时间0ms
MOVW +5, SMW92 //字符间定时器超时检测时间5ms
MOVB 20, SMB94 //接收信息的大缓冲区20字节
MOVB 148, SMB87 //设置自由通讯口的数据接收格式
FILL +0, QW0, 1 //输出印象寄存区复位
FILL +0, MW0, 1 //标志寄存区复位
FILL +0, VW100, 5 //发送缓冲区复位
FILL +0, VW200, 5 //接收缓冲区复位
ATCH INT_0, 23 //接收完成中断
ATCH INT_1, 9 //发送完成中断
ENI //在全局启用中断
1)实现12孔闸门的远程控制。
2)闸门开度控制精度为＋1厘米。
图1 梅溪桥闸自动控制系统结构图
3)实现12孔闸门的自动开启、关闭，保持上游水位波动范围为+5厘米。
4)系统故障自诊。
2.系统构成
本系统采用总线分布式控制模式，实现12孔闸门的远程集中控制。系统高层为计算机监控系统，它包括监控计算机、管理计算机、服务器、集线器，通过Ethernet网，实现各计算机之间的通讯。控制层内由一台PLC可编程序控制器来完成，它负责12孔闸门的闸位、上下游水位、降雨量等数据的实时采集，通过DH485通讯方式，将采集数据传输给监控计算机，输出模块调解闸门的上下动作。低层为现场设备，保留现场设备原有的手动操作启闭机功能，增设远程接口控制电气回路，接受PLC可编程序控制器的动作。
3.控制模式
3.1 现场手动方式
现场手动方式为控制模式的，任何情况下，当现场控箱上选择现场手动操作时，远程对此闸门的操作无效，此闸门只响应现场箱上操作按钮的动作，该操作方式是原启闭机自带的功能。
3.2 远程点动方式
现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机选择点动操作，用鼠标单击闸门上、或下操作。
3.3 远程手动方式
现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机选择手动操作，用鼠标单击闸门上、下、停操作。
3.4 远程定位方式
现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机上选择定位操作，通过键盘输入闸门开度，鼠标单击定位操作，闸门自动运行至指定开度停止。
3.5 闸门全自动方式
现场控制模式选择远程控制方式，在监控计算机上选择自动方式，设定控制上游水位，鼠标单击自动运行后，12孔闸门进入全自动运行状态。
4.PLC系统的设计
4.1对象分析
本系统控制主对象为闸门，实现闸门的上下停等工作状态。由于远程控制，操作人员不在启闭机现场，确保系统安全可靠运行，
系统要知道启闭机以下各参数：
表1 单孔闸门电气控制参数：
4.2 PLC可编程序控制器选型
12孔闸门实现远程控制所需：
数字输入量DI：3X12=36
数字输出量DO：3X12=36
模拟输入量AI：5X12=60
此系统采用美国AB公司的SLC-500系列可编程序控制器，此PLC可编程序控制器为模块式可编程序控制器，可以根据DI、DO、AI点数，来配置模块使用数。
4.3PLC程序设计
采用Rslogix 500 编程软件，用梯形图方式，对闸门控制进行编程，从程序的内容上分三种形式的程序设计。
1）开环程序设计
对闸门的点动操作、手动操作、定位操作都采用开环程序设计方式。点动操作、手动操作为非定量操作，定位操作为给定量操作。由于闸门上、下运行时，闸门的惯性及闸门刹车性能不一样，编程时，要考虑定位控制的补偿问题，程序流程如图2。
图2 闸门开环程序流程图
2）闭环程序设计
为控制上游水位在控制水位，波动范围在+5厘米内，由上游实时水位、控制给定水位、12孔闸门启闭机构成一个环闭控制系统。编程选用SLC-500CPU处理器中PID功能，输出控制12孔闸门启闭机的工作。由于水闸操作规程中只允许开启两孔闸门，且每次开度小于30厘米，先开中间后两边，先关两边后中间的要求，程序设计中注意顺序操作编程处理。
3）故障自诊设计
由于本系统为远程集中控制，闸门操作人员不在现场，闸门故障发生，要即时停止启闭机的运行，否则将发生严重事故。
根据对卷扬式启闭机现场测试，出以下几方面的故障类型：
①闸门卡死故障
当闸门下降时，水闸下有树木顶住平板钢板闸门，闸门不能继续下降。
②闸门超时运行故障
远程操作时，每次闸门操作不能连续运行超过一个时间，即表明闸门运行失控。
③闸门超距运行故障
每次闸门开度不能超过30厘米，开开度过大，违犯闸门操作规程。
④闸门运行超限故障
闸门一般有闸门道槽，不能超过此高度，否则闸门出槽，此为超限故障。
⑤闸门过载故障
通过对电机电流的监测，当出现较大电流时，说明电机过载。
⑥闸门钢丝绳过松故障
由于此启闭机为卷扬机式，当闸门下落时，会出现一边紧一边松，此时闸门要立即立停止。
图3 闸门闭环控制程序流程图
小结：
在水闸计算机监控系统中应用PLC控制技术，对传统的启闭机进行改造，实现水闸自动化控制，特别故障自诊程序的设计，大大提高了系统的安全性和可靠性，系统真正实现全自动的运行，当系统发生故障时，立即停止闸门的运行，报警信息在监控计算机中显示，提醒值班人员采取措施。
汕头市梅溪桥闸应用PLC控制技术，实现12孔水闸自动控制，此系统经历2001年“尤特”台风及洪水的考验，运行效果良好，适合大、中型水闸自动化控制技术推广。
经常使用海为的产品，刚开始还是因为其人性化的编程界面，可以不需硬件支持的离线模拟功能，但随着业务和用途的扩展，其通讯功能和模拟量的处理功能优势就越发凸现出来，模拟量的扩展可以支持远程485控制，不受主机扩展能力的约束。通讯功能更是易学、易用，很容易上手。可以方便的使用自由协议和modbus协议与仪表、变送器、触摸屏、变频器等进行通讯。下面以和深圳英威滕变频器的通讯为例详细说明具体参数的应用。
海为PLC通讯特点：
1、内置多种通讯协议：HaiwellPLC各种型号的主机都内置Modbus
RTU/ASCII协议、自由通讯协议以及海为公司的HaiwellBus高速通讯协议；
2、通讯端口可扩展：Haiwell
PLC各种型号的主机均自带2个通讯口（一个为RS-232，另一个为RS-485），用通讯扩展模块可扩展至5个通讯口，每个通讯端口均可用于用于编程和联网，通讯端口相互独立，均可作为主站也可作产从站；
3、极为便利的通讯指令系统：使您无论使用何种通讯协议都只需一条通讯指令便可完成复杂的通讯功能，编程简单而程序简洁，无须再为通讯端口冲突、发送接收控制、通讯中断处理等问题烦恼，可以在程序中混合使用各种协议轻松完成您所需的各种数据交换；
英威滕变频器通讯协议介绍
英威滕变频器采用Modbus通讯协议，根据英威滕变频器说明书与通讯有关的主要参数如下：
P0.03 运行指令通道 2通讯指令通道
P3.01 频率指令选择 7 远程通讯设定
pc.00 广播地址 1
pc.01 通讯波特率设置 4 19200
pc.02 数据位效验设置 3 n,8,2 for RTU
功能地址说明：
海为PLC与英威滕变频器通讯程序
因为英威滕变频器采用Modbus通讯协议，海为PLC采用Modbus通讯协议与其通讯。并且不需要进行效验，非常方便。
1、设定运行频率：使用MODW指令（Modbus写）
根据英威滕变频器说明书，设定运行频率的参数地址为2000H。设定时采用10进制，频率数*100就是频率的设定值。例如48.50HZ,就设置为4850。
2、启动正转运行：使用MODW指令（Modbus写）
根据英威滕变频器说明书，运行控制的参数地址为1000H，写入值0001H表示正转。
3、停止：使用MODW指令（Modbus写）
根据英威滕变频器说明书，运行控制的参数地址为1000H，写入值0006H表示自由停机（紧急停机）。
4、读取当前运行频率和各种状态：使用MODR指令（Modbus读）
根据英威滕变频器说明书，当前运行频率的参数地址为3000H。
设定频率地址为：3001H 实际值=显示值/100
母线电压地址为：3002H 实际值=显示值/100
输出电压地址为：3003H 实际值=显示值/10
输出电流地址为：3004H 实际值=显示值/1
运行转速地址为：3005H 实际值=显示值/10
输出功率地址为：3006H 实际值=显示值/10
输出转矩地址为：3007H 实际值=显示值/1
结束语：
海为plc的大亮点就是其通讯功能的强大，在上面和英威滕变频器的通讯中就可看到，不需要复杂繁琐的中断，不需要编写通讯效验，非常的方便简单。特别需要提出的是海为plc的模拟量模块可以支持远程通讯控制，这也是很好的优势