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1引言
作为工控行业的主流产品,PLC与变频器在各种机械设置上的应用可谓无处不在。常见的用法是使用模拟信号(一般是电压)来完成对变频器的控制。这种方法的缺点是成本高,易受干扰(电压方式),控制精度也很难作得很高,而采用通信方式就可以很好地避免这个缺点。
本文介绍了V80系列PLC与变频器的通信及其实现方法。
2V80系列PLC在通信方面的特点
V80系列PLC是德维森科技(深圳)有限公司开发的一款通用型高性价比的小型可编程控制
器(PLC),采用32位高性能CPU芯片和高速逻辑解析ASIC芯片,相对于普通的小型PLC,在通信应用方面具有以下特点
1、
本机具有双串口:其中一个是RS-232编程口,工作于MODBUS从模式,一般只用
于编程和连接人机设备。另一个为RS-485接口,除了具有MODBUS从模式的功能
外,还能工作于MODBUS主模式、自由通信模式,具有强大的通信功能。
2、
具有48K的程序空间,9000个中间接点,9999个内部寄存器,加上极其强大的应用指令,能够方便地编写很复杂的程序,较适合复杂的通信协议。
3、
V80PLC的默认通信协议是MODBUS从协议(RTU),内部变量的编址方式也是按照协议进行的,在MODBUS通信的应用性上具有无可比拟的优势。
3、与兼容标准MODBUSRTU协议的变频通信:
对于采用MODBUSRTU从协议的设备,可以把V80系列PLC的串口2设置成MODBUS主模式与其进行直接互连。下面以东元7200MA变频器为例,说明V80系列PLC与与变频器的通信及其实现方法:
东元 7200MA 变频器采用了MODBUS RTU 从协议,通信数据格式描述如下:
在 MODBUS RTU模式的通讯协议中,一个信息(Message)由 4 个部份组成:Slave 地址、
功能码、数据及 CRC-16数据校验,并依序送出。每一个信息的开始与结束,皆以 3.5个字符(Character)的间隔时间来做识别。
仅使用三种命令:读取、回路测试及写入。
V80 系列 PLC 与变频器通信方式的实现
东元7200MA变频器采用了部分MODBUS从协议,支持03、10H两种命令,对于V80系列PLC而言,也就是读写寄存器4命令,是可以与V80直接连接的,而V80_PLC的M_BUS指令已经封装了这些数据过程。只需关心如下参数即可:
1、读写类型及设备地址。
2、目标设备的寄存器(线圈)号,本地存放数据的寄存器(线圈)号,信息长度。
3、通信间隔,也就是完成两次通信所需的时间。
4、通信参数,如波特率、奇偶校验位、通信超时时间等编写以下程序即可实现与东元7200MA变频器的通信。
假设东元变频器上的设备地址为1,上图的程序完成了这样功能:把PLC内部41100~41115变量的内容,写到东元变频器寄存器区域偏移为00~015的寄存器,中间继电器01000每次从0变为1,双方通信一次。注意,在之前要对PLC进行参数设置,可参见V80系列PLC的软件手册。
4、与其它协议的变频器通信:
对于不兼容标准MODBUSRTU协议的变频器,可以采用自由通信功能块实现。相对于M_BUS指令,自由通信要灵活得多,类似于跟一些语言(如C语言)的编程模式。用户好具有一定的通信编程经验,并准备好如232->485转换器、串口监控软件等调试工具。
下面以正弦SINE003系列变频器为例,说明V80PLC的自由通信协议编程方法。正弦SINE003
系列变频器的通信格式如下:
数据包格式
异或校验
数据含义:数据帧从机地址至数据信息的异或结果。既第2字节与第3字节异或的结果,再与第4字节异或,以此类推至第13字节。
数据类型:16进制,单字节。
发送方式:将校验和字节的高4位和低4位拆分并转换为ASCII码,先高后低发送。
结果处理:当校验结果小于等于1FH,则校验结果加20H。该通讯协议采用ASCII码表示传输内容,用STX(02H)、ETX(03H)作为开始和结束标志。把数据转换成ASCII码,V80系列PLC提供了ASCBIN及BINASC指令,来完成“0~H”这十六个ASCII数字与十六进制码的互换。
当发送脉冲产生时,各数据被换成ASC码并存放在发送缓冲区中,每个二进制码转换后占二个字。
SINE003采用异或校验,只针对ASC码部分,程序如下:
对异或结果进行判断,小于1FH则加20H,之后用字组拆分指令“PACK”把它拆成两个字节,按先高后低填到发送区。下面是发送和接收程序。
发送程序只需填一个发送长度即可,在发送的打开接收,接收程序使能开始字符和结束字符,并填好开始字符和结束字符,可参见V80系列PLC的软件手册,这样当接收“02H”就认为是一帧的开始,接收到“03H”就认为是一帧的结束。也可以结合其它条件判断,如字符超时等,各种状态都可以在状态位里体现。
接收到完整的一帧后,状态位会有状态指示,把接收回来的数据进行校验,并重新转换成十六进制,既可进行相应处理。
5.结束语
本文分别以东元7200MA变频器和正弦SINE003系列变频器为例,说明V80系列PLC的MODBUSRTU协议和自由通信协议的编程方法,并详细介绍了V80系列PLC与变频器的通信及其实现方法。采用这种方案,可以大大地节省成本,并具备高可靠性
一、概述
随着凯迪恩PLC应用范围的增加,在某些行业已经具有了很高的度。压瓦机行业就是这样。由于凯迪恩PLC可靠性高、精度高、价格低,适合压瓦机自动控制,现在已广泛应用到单剪、琉璃瓦、C型钢等十几种彩钢瓦设备上。其中琉璃瓦和C型钢的控制系统以设计理念先进,通用性强,应用范围广而具有行业水平。下面简单介绍一下在C型钢设备上的应用。
二、工艺简述
带钢从设备的尾部送入,经过各种压辊压制成C型钢从头部送出。传统工艺中,C型钢压制成型后需要人工进行定长切断,再搬运到冲孔设备按照客户要求的尺寸打孔,生产不能连续,效率不高。凯迪恩公司技术人员与设备生产厂家密切配合,逐步改进生产工艺,终实现了全工艺过程自动控制,飞跃性地提高了生产效率,增加了客户设备的技术含量和附加值。
改进过程分三步完成。步改进,增加长度测量装置和飞锯,当压制长度达到设定的长度时飞锯动作,自动切断型材。第二步改进,加一台打边孔的液压冲孔设备,一次冲四个孔,飞锯从中间切断,这样就形成了相邻两段C型钢的头、尾各两个边孔。第三步改进,再增加一台打中孔的设备,在带钢压制过程中按用户设定的间距冲出中孔,大可以打16个中孔。第四步改进,针对新型C型钢要求在型材中部打出双孔的要求,将边孔4孔冲孔模具改为2孔模具,修改打边孔的程序,使得边孔冲压设备能够在中部打出双孔,并且孔距由用户设定,大可以打8组双孔。这样就可以满足所有C型钢的要求了。现在以凯迪恩PLC为核心的C型钢控制系统能生产这种高要求的型材,孔距和长度精度满足要求。
三、硬件配置
输入点:检测开关、操作开关等。
检测开关有:飞锯的起点、终点开关;边孔的起点、终点开关;中孔的起点、终点开关;编码器(A、B相);
操作开关有:方式选择开关(自动、手动、中位);辊道前进、后退;飞锯切断、返回;中孔下降、上升;边孔下降、上升;急停开关。
输出点:辊道电机(变频器)、液压电机;飞锯前进、后退阀;中孔下降、上升阀;边孔下降、上升阀;
硬件配置:KDN-K306-24AR 一台
KDN-K321-08DX一台
KDN-KA文本屏一台
四、控制工艺
PLC和文本屏程序包括六大功能:设备参数设定、手动对位、生产参数设定、报警查询、生产画面、厂家信息。以下是具体特点:
·设备参数是出厂前工厂内部设定的参数,是由设备制造厂的人员来设定的。
·生产参数是生产人员设定的,比如生产的张数、边孔个数、中孔个数及长度等参数。
·报警查询是当有报警发生时,显示画面自动跳转到报警画面。生产人员处理故障后按复位键,设备可转入正常生产。
·厂家信息是显示生产厂家名称、地址、电话等信息。
·生产画面是正常生产时显示的信息,包括生产设定的张数、实际的张数、设定长度、当前长度等等。
·手动对位是一种很灵活的方式,可以生产任意长度的C型钢。
·密码功能是凯迪恩公司根据客户要求设计的保护设备厂家利益的特色功能,每一套设备一个密码,由设备厂家自行管理。
·自动补偿功能保证成品精度,既能补偿过冲量,也能补偿收缩量。
·设备参数可以保存,生产参数保存三天,如果断电时间不超过三天,上电后仍可继续按断电时的状态生产。
五、结束语
凯迪恩PLC在压瓦机行业的批量应用,证明了凯迪恩PLC优良的性能。凯迪恩工程技术人员具有丰富行业经验,能够与设备生产厂家紧密协作,共同推出适合行业特点的控制系统解决方案,这种协作将有利于设备厂家提升产品的竞争力。
1.引言
第二酿酒厂味淋酒、清酒生产时的温度控制由原来的车间室温环境保温改为单罐体热水夹套保温以实现节能降耗。味淋酒、清酒生产周期达60多天,如果糖化发酵罐的温度由人工逐罐控制显然是不现实的,而对物料温度进行自动调节,减少人为控制造成的差错,减少工作量,以保证产品质量。
2.系统描述
此系统采用上下位机的控制形式,选用美国GE公司的VersaMax系列可编程序控制器,通过以太网实现系统自控。PLC控制各工艺设备的运行,检测系统中各个生产设备的状态及工艺参数,并按确定的控制原则对各个设备进行控制和调节。操作站主要功能是操作人员通过CRT上的实时动态画面监控现场的生产状况并根据现场实际情况对生产过程进行必要的控制和调节。操作人员通过按钮转换,也可在变频控制现场对水泵采取手动操作,水泵的运行状态将在监控系统画面中显示。冷冻机组通过RS485标准接口,与PLC进行通讯,在监控系统中反映其运行状态。操作人员可对前发酵罐的搅拌实现计算机远程控制,并在操作界面上同步显示运行状态。
3.系统构成及工艺简介
本生产线自控系统分为变频控制系统、PLC控制系统、上位机监控系统三个系统。控制级别设置为三层:层为在上位机上显示现场所有的实时采集数据、报警,并对整个生产过程进行动画模拟显示,操作员可通过上位机对各阀门及变频器进行手/自动切换控制,对生产过程远程控制;第二层为PLC逻辑联动控制,由PLC根据现场各测试设备采集的数据及系统设备运行逻辑关系,自动控制各站点内的电气设备运行状态;第三层为现场手动控制,操作人员可单独启停测试各变频器设备,并有现场报警指示。此时变频器工作状态也将在上位机上有状态显示,以便实现监控。
水泵的控制分成自动控制和手动控制二种方式,可以分别变频控制柜内的"手/自动转换开关"进行切换。这样的控制方式能大限度地保证设备、装置的安全操作的需要。
在自动方式下,PLC可以根据压力变送器检测信号,对变频器进行自动调节水泵的转速以控制供水管道内的压力,当某一台水泵出现故障时,系统能根据要求采用手动方式切换到备用水泵上运行,以确保温控系统的正常运行。在手动方式下,操作工可根据实际的情况做出启动和停止控制,不管在何种控制方式下,在控制柜上面都有指示灯来显示每台水泵的工作状态。
前发酵罐的搅拌控制方式也分为现场控制操作和计算机远程操作,并互锁,以求达到方便和安全。
4.控制系统网络结构
网络采用目前流行10/100M自适应TCP/IP工业以太环网。支持标准的IEEE802.3CSMA/CD.各站点的网络速度10M/100M自适应。可以支持上位机之间的文件访问,PLC控制站之间数据交换及PLC控制站和上位机之间数据交换。上位机能对分站的PLC的灵活地进行组态配置及编程调试。网络主干线路具有抗电磁、抗振动干扰、抗潮湿、耐腐蚀。某一个节点损坏或离线不影响整个网络的通讯。
5.系统PLC实现的控制功能
系统PLC除了实现如上所述的通讯功能外,还要实现对整个系统的控制。PLC完成对现场的数据采集,将采集到的数据传至操作站的上位机,接受上位机发出的指令对现场的执行机构进行控制执行,现场采集的信号种类主要包括;开关量(自动阀的开、关回讯及各类报警信号的输出等)、模拟量信号(温度、压力等现场各种信号)等。控制输出信号主要有;泵、各种工艺阀门等控制输出的开关量。完成整个生产过程的自动顺序控制。PLC主要技术指标:
1)温度检测精度0.1℃,。
2)压力检测精度0.5%;
3)温度控制精度为±0.5℃(发酵过程)。
4)开关状态检测:均以开关量形式读入,无触点开关容量24V DC500mA。
5)控制信号输出:无触点开关,容量24V DC500mA。
6)采集、控制输出响应时间≤200ms。
发酵罐现场的温度测量采用PLC的温度模块完成,从热电阻或热电偶直接读取信号。读入的温度值为BCD码,可直接用于显示。具有断线检测等功能。温度模块转换速度慢,响应时间以秒计,但一般温度这种参数变化比较缓慢,故使用它还是能满足控制要求的。
6.控制系统软件简介
操作站由工业控制计算机组成,系统的整个控制过程可从上位机画面上直接进行可视化操作。而上位机则完成工艺流程及参数、各控制回路的参数设定,测量参数的历史、实时趋势曲线、工艺曲线及报警等画面的显示,以及打印报表、保存数据的管理功能,系统提供了图形化的人机界面,操作方便,
操作站选用iFIX3.5组态软件做为控制系统工作平台,运行在bbbbbbS2000系统。iFXE是由美国Inbbblution公司生产的软件产品。一个基于开放式、组件结构的平台框架,允许所有Inbbblution的应用程序及第三方组件均可无缝插入(pulg-in)。iFIX是InbbblutionDYNAMICS自动化软件家族中的HMI/SCADA组件,是基于bbbbbbS NT的对生产过程监视和控制的自动化解决方案。
iFIX3.5组态软件主要完成工艺流程监控,现场测量数据显示,控制回路参数设定,趋势曲线查询显示,温度曲线编辑,数据记录,报表打印,报警显示记录、配料控制和系统自检等功能。
7.结束语
将PLC技术应用于清酒、味淋酒生产中,开国内清酒、味淋酒生产之先河,生产史上将是一个里程碑。经过一年地运行,效果稳定可靠,工艺参数控制jingque,安全系数高,完全符合黄酒行业生产需求,并可提高产量30%,减少现场操作人员人数,减少劳动强度,提升了企业的形象,提高了企业经济效益,为将来大规模推广此技术积累了宝贵的手资料。