1  引言

　　隨著矢量控制理論的不斷完善，交流調速系統調速性能逐漸提高，變頻器應用日漸廣泛。天津天鐵冶金集團有限公司燒結廠于1992年首次在梭式布料機上使用變頻器后，由于其維護簡單，節能效果顯著，大大降低了事故臺時，逐漸推廣應用到燒結機、泥輥、配料圓盤等重要設備。

　　燒結廠先后使用過富士、三墾、TE、華為的變頻器，這幾種變頻器在技術性能方面各有特點，在通訊方面，TE變頻器有其獨特之處，本文主要介紹TE變頻器的通訊功能、協議及其應用。

　　2  TE變頻器通訊功能

　　富士變頻器G7/P7、G9/P9系列沒有提供通訊功能，G11/P11提供了RS232/RS485通訊接口。華為的變頻器提供了內置RS232通訊接口及通過通訊接口擴展板的RS485/RS422的接口。

　　TE變頻器ATV58提供了3種通訊功能:(1)集成在本機上的通訊接口即操作面板上提供了一個RS485連接的簡化的MODBUS協議接口;(2)通過附加通訊卡實現的最高傳輸速率達1Mbps的通訊接口(FIPIO總線、MODBUS PLUS網絡、Interbus-S總線、AS-I總線、Profibus現場總線);(3)通過附加通訊卡實現的低速通訊接口(Uni-Telay、Modbus RTU、Modubs ASCII)。

　　3  通訊協議

　　燒結廠應用的PLC都是MODICON QUANTUM系列的PLC，QUANTUM系列的PLC提供了MODBUS和MODBUS PLUS通訊協議。

　　3.1 MODBUS 協議

　　MODBUS協議是一種主從式的異步半雙工通訊協議，可使主站對一個或多個智能型從站進行訪問，主站和從站之間允許多點連接。主從站之間可以通過應答或廣播方式對話，廣播方式由于從站無返回數據楨，不作介紹。MODUBS協議提供了RTU(Remote Terminal Unit 遠程終端單元)和ASCII兩種通訊模式，物理接口是RS422/RS485,波特率從(50-19200)bps。

　　RTU方式格式:

　　地址   指令   數據   CRC校驗

　　數據以字節傳輸，包含1個起始位，8個數據位，1個奇/偶校驗位或無校驗位，1個停止位;CRC(Cyclical Redundancy Check,循環冗余校驗)

　　ASCII方式格式

　　頭碼  地址  指令  數據  LRC檢驗  尾碼

　　數據以ASCII碼傳輸，包含1個起始位，7個數據位，1個奇/偶校驗位或無校驗位，1個或2個停止位;LRC(Longitudinal Redundancy Check,縱向冗余校驗)，頭碼“:”，尾碼“CR”“LF”

　　3.2 MODBUS PLUS協議

　　MODBUS PLUS主要應用于工業實時控制網絡，MODBUS協議是一種異步半雙工通訊的對等網絡協議，物理接口是RS485,波特率1Mbps，采用的是令牌總線訪問協議。通訊介質采用屏蔽雙絞線或光纖，不使用其它附加設備最大支持32個接點，雙絞線最遠傳輸距離450m，光纖3km,如果采用中繼器、橋等設備雙絞線最遠傳輸距離1800m，光纖12km，最大接點數64個。MODBUS PLUS協議提供了3種連接:主控計算機(人機接口上位計算機)，現場控制器(PLC系統)，現場設備(變頻器等)。

　　4  應用

　　在實際的應用中，現場設備與控制器之間通過現場實時總線通訊，上位計算機可以通過RS232或現場總線與控制器之間通訊。在燒結廠變頻器通過附加通訊卡與現場總線相連，通過MODBUS PLUS網與PLC通訊，上位計算機與控制器通過RS232以MODBUS 協議通訊。

　　4.1 MODUBS協議指令

　　代碼(16進制)

　　代碼: 說明:

　　01 讀線圈狀態

　　02 讀輸入狀態

　　03 讀4X寄存器

　　04 讀3X寄存器

　　05 強制一個線圈

　　06 預置一個寄存器

　　0F 強制多個線圈

　　10 預置多個寄存器

　　4.2 應用實例

　　PLC與現場設備(變頻器)之間，用戶可以通過PEER CORP或MSTR功能塊進行控制。以PEER CORP為例，用戶只需在PLC和變頻器之間設定好地址映射關系即可。

　　一燒4臺2米5園盤給料系統，以前采用滑差調速，不僅調速不穩定，而且故障點多。燒結廠根據一燒實際情況采用TE變頻器調速，取得了很好的效果。具體方案如圖1所示。

　　變頻器及PLC分站在電磁站，PLC主站及計算機在主控制、現場控制單元、顯示單元在現場。操作工通過現場控制單元控制電機運行，變頻器通過MODBUS PLUS協議與PLC通訊，并通過輸出模塊輸出給現場顯示單元。計算機與PLC通過MODBUS協議進行通訊，用于監視控制現場設備的運行。以3#2米5為例，PLC與變頻器之間的地址映射關系(通過PEER CORP實現)如下:

　　(1) 變頻器設定相關的網絡參數后，PLC PEER CORP配置如下:指定入地址40001-40007，其中40002為變頻器當前運轉頻率，全局出地址40008-40040，其中40010為變頻器的設定頻率。

　　(2) 計算機與PLC之間的MODBUS協議通訊(以ASCII方式為例):l 讀3#2米5當前頻率,計算機發出的指令格式如下:010300020001F9:頭碼，01:PLC站地址;03:讀4X寄存器;0002:從40002開始讀;0001:讀的長度是1;F9為LRC校驗碼。

　　l PLC返回數據幀為:010301012BCF:頭碼，01:PLC站地址;03:讀4X寄存器;01:返回數據字節數;012B:當前變頻器寄存器40002值012B(16進制)或299(10進制);CF為LRC校驗碼。即當前3#2米5的頻率為29.9赫茲(分辨率為0.1)，然后通過輸出模塊輸出到現場顯示單元。

　　通過計算機給變頻器置頻率類似。

　　5  結束語

　　變頻器的網絡通訊功能可以有效解決了0-5V或0-10V電壓信號輸出干擾大的問題，且為今后網絡控制奠定了堅實的基礎。

　　參考文獻

　　[1]施耐德TE變頻器使用手冊。