吕梁西门子PLC总代理商

1  引言
    在传统的PLC——变频控制集成系统中，变频器的启动/停止与故障监控由PLC通过开关量实现端对端控制。变频器频率是由PLC通过模拟量输出端口输出0～5(10)V或4～20mA信号控制，需要PLC配置昂贵的模拟量输出端口模块。变频器出现故障时由PLC读取变频器的故障报警触点，对具体故障原因并不清楚，需查询变频器报警信息后再阅读变频器说明书才知道。随着交流变频控制系统及通讯技术的发展，可以利用PLC及变频器的串行通讯的方式来实现PLC对变频器的控制。

2  变频器的选型
    DANFOSS-VLT系列变频调速器提供串行通讯技术的支持。它所支持的串行通讯技术包括标准RS-485、PROFIDRIVE、LONWORKS在内的多种现场总线方式。其中，RS-485通讯方式为用户提供了无需附加任何费用的、为廉价实用的串行通讯方式。只需按照DANFOSS
VLT变频器规定的通讯数据结构、控制字和状态字格式发送数据即可实现与VLT变频的通讯。VLT为用户提供了两种控制字和状态字格式标准:即DANFOSS标准的DANFOSS-FC协议和PROFIBUS标准的PROFIDRIVE协议。其中FC协议为用户提供了更多的与VLT有关的控制信息和状态信息。本项目中选用DANFOSS-FC协议。

3  PLC的选型
    西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率。S7-200系列是西门子SIMATIC-PLC家族中的小规模PLC成员，自由通讯口方式是S7-200 PLC的一个特色的功能，它使S7-200PLC可以由用户自己定义通讯协议。利于自由通讯口方式，在本系统中PLC可以与变频器和方便连接。PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯，控制变频器的运行，读取变频器自身的电压、电流、功率、频率和过压、过流、过负荷等全部报警信息等参数，这比通过外部端口控制变频器的运行具有较高的可靠性，节省了PLC宝贵的I/O端口，又获的了大量变频器的信息。在本例中，作者将按照DANFOSS-FC协议来对S7-200的自由口进行编程。

4  VLT串行通讯
4.1  VLT通讯原理
    VLT变频器的串行通讯为异步半双工的方式，使用字节奇偶校验和块传送异或校验方法。每个变频器都配备有一个标准的RS-485通讯端口，使协议可以通过RS-485电气接口来进行传输。PLC为主机，变频器为从机，系统电码的传输由主机控制，主机不断发出某个地址的电码给从机，等待从机的响应。主机多能带31个从机，在有中继器的情况下，可以增加到126个从机，也就是从机的地址多可以设定到126。通讯时，每一个字节从一个起始位开始实行传送，然后再传递8个数据位，相应地组成一个字节，每个字节由一个奇偶校验位来验证传送的正确性，然后由一个终止位结束。这样一个字节共由11个位组成。
4.2  VLT电码结构
    每个电码由一个起始字节(STX)开始，这个起始字节为STX=02H。随后紧跟一个表示电码长度(LGE)的字节和表示变频器地址的字节(ADR)。然后是一些数据字节(随电码类型而变)。整个电码由一个数据控制字节(BCC)来结束。结构如附表。

在上述数据结构中:
(1) PKE占用两个字节，包括参数命令类型和参数数目;
(2) IND为索引，也占用两个字节，索引字节用于表明它是一个读命令还是写命令。在读命令中必须具有0400H的格式，在写命令中必须具有0500H的格式;
(3) PWE为参数值块。占用四个字节，分为高字(PWE H)和低字(PWEL)。“比如主机要改变当前的变频器参数，新的参数就应写在参数PWE中发送给变频器;”
(4)PCD为过程块，占用4个字节。它有两种状态，当主机发给从机时，PCD1为控制字，PCD2为参考值;当从机发给主机时，PCD1为状态字，PCD2为当前的输出频率;
(5)BCC为数据控制字节。由它来对接收到的命令进行检验正确与否。它的初始值为0，然后对该字节以前的所有字节进行异或。
5  PLC编程示例
5.1  变频器初始化子程序
    PLC在第一次扫描时执行初始化子程序，对端口及RCV指令进行初始化。为了增加程序的可靠性，在初始化完成后，如果检测到端口空闲时则运行RCV指令使端口处于接受状态。初始化子程序如下:
Network 1  https:// 网络标题
检测端口空闲可编在主程序中
https:// 设定端口属性
LD  SM0.0
MOVB  73, SMB30
Network 2
https:// 接收信息状态
LD  SM0.0
MOVB  102, SMB87
Network 3
LD  SM0.0
MOVB  16#02, SMB88
MOVB  50, SMB92
MOVB  50, SMB94
R   SM87.2, 1
Network 4
LD  SM0.0
ATCH  INT1, 23
https://连接口0接收完成的中断
Network 5
LD  SM0.0
ATCH  INT0, 9
https://连接口0发送完成的中断
Network 6
LD  SM0.0
ENI
https://中断允许
Network 7
LD  SM0.0
MOVD  &VB250, VD220
https://装入地址指针
MOVB  0, VB242
https://BCC码寄存器清零
MOVD  &VB300, VD224
https://装入地址指针
MOVB  0, VB246
https://BCC码寄存器清零

5.2  变频器参数修改子程序
    当要改变当前变频状态的信息需传送时，调用“控制子程序”。首先它要禁止端口的接收，然后对控制电码进行编辑和BCC检验码计算，并发送;当没有改变当前变频状态的信息需传送时，调用“空命令”子程序。因为PLC如果要读取变频器的当前工作状态，就要给变频器发送命令，而“控制子程序”代码繁琐，执行效率不高，我们可以将“空命令”程序需传送的电码预先编排好(可以用短电码)，“控制子程序”程序代码如下:
Network 1
LD  SM0.0 https://停止端口0的接收
R   SM87.7, 1
RCV  VB300, 0
Network 2
LD  L0.0
MOVW  16#047C, VW211
MOVW  LW1, VW213
Network 3
LD  L0.1
MOVW  16#0434, VW211
MOVW  0, VW213
Network 4
LD  SM0.0
MOVW  LW1, VW213
Network 5  https:// 网络标题
https:// 网络注释
LD   SM0.0
MOVB   16#02, VB200
MOVB   16#0E, VB201
MOVB   LB3, VB202
MOVD   0, VD203
MOVD   0, VD207
HTA    VB200, VB250, 15
Network 6
LD      SM0.0 https://计算BCC校验码
FOR    VW240, +1, +15
Network 7
LD      SM0.0
XORB   *VD220, VB242
Network 8
LD     SM0.0
INCD   VD220
Network 9
NEXT
Network 10
LD     SM0.0
HTA    VB242, VB265, 1
https://BCC校验码写入发送缓冲区
Network 11
LDB=   VB251, 16#0E
https://发送缓冲区准备好后进行发送
S      S0.1, 1
Network 12
LSCR   S0.1
Network 13
LD     SM4.5
XMT    VB250, 0
Network 14
SCRE

5.3  变频器通讯完成处理
    发送完成后执行发送完成中断程序，它的操作包括:允许RCV;bcc码寄存器清零;重新装入用于计算BCC校验码的地址指针;接收缓冲区中存放指令结束字符的字节清零，用来判断下一条指令格式是否正确。
    接收完成后执行接收完成中断程序，它会将接收缓冲区中的十六进制ASCII码还原成数据并保存。然后调用“接收处理”子程序。它主要是求出接收缓冲区中指令的BCC校验码并与指令中的BCC校验码进行比对，并对电码中的数据进行处理。
6  结束语
    使用此方法采用西门子PLC通过自由口使用DANFOSS-FC协议对DANFOSS变频器进行控制，极大地减少了线路连接的复杂性，避免了现场可能的各种电磁干扰对控制设备的影响。