易能EDS-1000系列變頻器與西門子S7-200系列自由通訊_易能_EDS-1000系列變頻器

易能EDS-1000系列變頻器與西門子S7-200系列自由通訊

2014/8/4 16:59:59

方案介紹

我國東北地區是規模最大的食用菌生產加工出口基地之一。隨著市場需求的不斷增加，生產能力的逐漸擴大，生產設備的老化與滯后問題突顯出來。培養基二次發酵是某企業一個重要的生產過程，是食用菌生產的基礎工序。

目前，該公司有6 個培養基二次發酵隧道。每個隧道配置8 個溫度傳感器，分別布置在發酵隧道的入風口、出風口和培養基中，用于檢測發酵過程溫度。每個隧道配置一臺風機和風門，用于調節發酵隧道的溫度，達到整個發酵過程的要求。現階段,該公司采用人工的方法監控隧道溫度，并用手動的方法調節風機轉速和風門開度。自動化水平低、耗能高、人力資源的浪費等諸多問題急需解決。

在傳統的PLC 變頻控制集成系統中，變頻器的啟動/停止與故障監控由PLC 通過開關量實現端對端控制。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及通訊技術的發展，可以利用PLC 及變頻器的串行通訊的方式來實現PLC 對變頻器的控制。

在工業自動化控制系統中，最為常見的是PLC 和變頻器的組合應用，并且產生了多種多樣的PLC 控制變頻器的方法，其中采用RS-485 通訊方式實施控制的方案得到廣泛的應用：因為它抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠且造價低廉。本文就是針對該公司的自動化問題，應用PLC與變頻器的串行通訊，實現風機的變頻調速和遠程監控。

變頻器通訊的系統配置

1.1 變頻器的選擇

易能電氣的EDS1000系列變頻調速器提供串行通訊技術的支持。它所支持的串行通訊技術包括標準RS-485、PROFIDRIVE、 LONWORKS 在內的多種現場總線方式。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EDS1000 變頻器規定的通訊數據結構、控制字和狀態字格式發送數據即可實現與變頻的通訊。

1.2 PLC 的選擇

西門子工控產品在工控領域應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議。利于自由通訊口方式，在本系統中PLC可以與變頻器方便連接。PLC 通過自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率和過壓、過流、過負荷等全部報警信息等參數，這比通過外部端口控制變頻器的運行具有較高的可靠性，節省了PLC 寶貴的I/0端口，又獲的了大量變頻器的信息。在本例中，作者將按照自由口協議來對S7-200 的自由口進行編程[2]。

1.3 系統硬件組成

EDS-1000 系列變頻器RS-485 接口與西門子S7-200 系列226CPU 型PLC 的自由通訊口1的配線圖，如圖1 所示。PLC 為主機，變頻器為從機，主從機點對點通訊。

1.4 硬件安裝方法

（1）用網線專用壓接鉗將電纜的一頭和RJ45 水晶頭進行壓接；另一頭則按西門子PLC自由通訊口的針口排列，與DB-9 專用轉接插頭相連。

（2）將RJ45 電纜分別連接變頻器的PU 口，把DB-9 專用轉接插頭與S7-200 PLC 的自由通訊口1 相連

2. 變頻器通訊原理

EDS1000 系列變頻器的串行通訊為異步半雙工的方式，使用字節奇偶校驗。PLC 為主機，變頻器為從機，系統電碼的傳輸由主機控制，主機不斷發出某個地址的電碼給從機，等待從機的響應。主機最多能帶31 個從機，在有中繼器的情況下，可以增加到126 個從機，也就是從機的地址最多可以設定到126。通訊時，傳輸的默認格式和傳輸速率為：8-N-1，9600bps。傳輸的數據命令幀格式表1 所示。

上述數據結構中：

（1）幀頭：為字符“～”（即十六進制7E），單字節。

（2）從機地址：從機的本機地址，占用兩個字節，ASCII 格式。變頻器出廠設置為01。

（3）主機命令/從機響應：主機發出的命令，從機對命令的應答。占用雙字節，采用ASCII 格式。

（4）輔助索引/命令索引/故障索引：對于主機，輔助索引、命令索引用于配合主機命令實現具體功能。對于從機，輔助索引、命令索引用于從機上報故障狀態碼，命令索引不作改動，直接上報。數據類型為16進制，4 個字節，ASCII 格式。命令索引占用低二個字節，輔助索引占用高二個字節，數據范圍為“00”～“FF”。