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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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概述通常情況下，要實(shí)現(xiàn)HMI設(shè)備與V20變頻器的通訊，需要一個(gè)支持USS通訊或MODBUS通訊的PLC，比如S7-200系列PLC。其通訊電纜連接如圖1所示。PLC的一個(gè)通訊端口與屏連接，可以采用PPI協(xié)議通訊。PLC的另一個(gè)通訊端口與V20的RS485通訊端口連接，采用MODBUS協(xié)議通訊，PLC上編寫MODBUS主站程序，V20為從站。圖1 屏通過PLC與V20變頻器通訊如果只需要對(duì)V2O變頻器做簡(jiǎn)單的運(yùn)行控制和變量，那么上述配置中PLC的作用僅為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。這種情況下，屏直接和V20變頻器通訊，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控功能，而且可以少用一個(gè)PLC，節(jié)省成本。采用西門子的ART LINE系列屏能夠?qū)崿F(xiàn)與V20變頻器直接通訊的功能。通訊電纜連接如圖2所示。ART LINE屏作為MODBUS主站，V20為從站。

圖2 屏直接與V20變頻器通訊2. 硬件設(shè)備及其安裝         下面用一個(gè)實(shí)例來介紹Smart Line屏與一臺(tái)V20變頻器通過MODBUS通訊的實(shí)現(xiàn)。該例子中用到的主要硬件設(shè)備如表1所示，屏組態(tài)為WinCC Flexible 2008 SP4 China。表1 示例主要硬件設(shè)備bOU

硬件安裝步驟如下： 1）將變頻器、電機(jī)、屏固定在安裝工位上。 2）連接變頻器到電機(jī)的動(dòng)力電纜和接地電纜。 3）連接供電電源到變頻器的動(dòng)力電纜和接地電纜。 4）連接變頻器和屏的RS485通訊電纜。屏RS485的9針接口與 V20端子對(duì)應(yīng)關(guān)系：3對(duì)應(yīng)P+，8對(duì)應(yīng)N-。 5）連接24V直流電源的交流進(jìn)線電纜和到屏的直流供電電纜。3. V20變頻器參數(shù)設(shè)置         V20變頻器要采用MODBUS通訊，可以做如下設(shè)置：表2 Cn011對(duì)應(yīng)參數(shù)設(shè)置

3）修改MODBUS通訊參數(shù)，其它參數(shù)為Cn011連接宏默認(rèn)參數(shù)： P2014[0]=0 不監(jiān)控報(bào)文間隔時(shí)間，否則可能會(huì)報(bào)F72故障 P2021[0]=3 MODBUS設(shè)備地址為3（與屏組態(tài)中設(shè)置的從站地址一致）4. 屏組態(tài)bOU         在WinCC Flexible 2008 SP4 China中組態(tài)Smart 1000 IE屏。詳細(xì)步驟如下： 1）創(chuàng)建項(xiàng)目。         創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目，如圖3所示。創(chuàng)建空項(xiàng)目選擇屏設(shè)備為Smart 1000 IE，如圖4所示。圖4 選擇Smart 1000 IE屏2）設(shè)置連接。         在連接畫面中新建一個(gè)連接，相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下： 通訊驅(qū)動(dòng)程序：Modicon          連接設(shè)置如圖5所示。圖5 連接設(shè)置3）添加變量。         添加與變頻器監(jiān)控相關(guān)的10個(gè)變量，如表3所示。表3 變量列表
變量地址參照V20變頻器操作手冊(cè)，添加完成后的變量畫面如圖6所示。圖6 添加變量速度設(shè)定值變量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉(zhuǎn)速，此處采用變量的線性轉(zhuǎn)換屬性，將-16384對(duì)應(yīng)-1500，+16384對(duì)應(yīng)+1500，如圖7所示。再采用變量的值屬性，將變量的輸入值在-1600和+1600之間，如果超出該值的范圍，則輸入不起作用。如圖8所示。圖7 速度設(shè)定值變量線性轉(zhuǎn)換圖8 速度設(shè)定值變量值速度反饋值變量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉(zhuǎn)速，此處也采用變量的線性轉(zhuǎn)換屬性，將-16384對(duì)應(yīng)-1500，+16384對(duì)應(yīng)+1500，如圖9所示。注意，圖9和圖7所示的線性轉(zhuǎn)換是一致的圖9 速度反饋值變量線性轉(zhuǎn)換4）添加畫面。         項(xiàng)目生成時(shí)已經(jīng)有一個(gè)模板和一個(gè)畫面，此例僅用到一個(gè)畫面。修改畫面的名字為V20_Monitor，如圖10所示。圖10 編輯之前的畫面V20_5）編輯模板。         模板中的對(duì)象在選擇使用模板的畫面中會(huì)顯示出來，此處把西門子的LOGO和退出Runtime的按鈕放置在模板中，如圖11所示。圖11 編輯模板然后在按鈕的事件屬性中添加函數(shù)。在按鈕STOP RT事件屬性的單擊事件下添加StopRuntime函數(shù)，如圖12所示。圖12 退出運(yùn)行畫面按鈕事件設(shè)置6）編輯畫面。         在V20_Monitor畫面中放置IO域、文本域、按鈕、棒圖、圓形等對(duì)象。在文本域中輸入相應(yīng)的文本，設(shè)置字號(hào)、顏色等，將相關(guān)對(duì)象分類排列整齊，完成后的V20_Monitor畫面如圖13所示。圖13編輯完成的畫面V20_給10個(gè)IO域分別連接10個(gè)變量。其中控制字1和狀態(tài)字1采用16進(jìn)制顯示，控制字1類型為輸入/輸出，狀態(tài)字1類型為輸出，如圖14所示。圖14 控制字1對(duì)應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置轉(zhuǎn)速設(shè)定、實(shí)際轉(zhuǎn)速、輸出電壓、直流電壓采用帶符號(hào)整數(shù)顯示，轉(zhuǎn)速設(shè)定類型為輸入/輸出，其它三個(gè)變量類型為輸出，如圖15所示。圖15 實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置輸出、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率采用帶符號(hào)整數(shù)顯示，并小數(shù)點(diǎn)2位，類型為輸出，如圖16所示。此處小數(shù)點(diǎn)2位的作用是將通訊接收到的值除以100并顯示在屏上，這樣做的理由是V20變頻器在發(fā)送這些值時(shí)將實(shí)際值乘了100。圖16 輸出電流對(duì)應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置除了用IO域來顯示實(shí)際轉(zhuǎn)速的數(shù)值外，還采用棒圖這種圖形化的形式來顯示實(shí)際轉(zhuǎn)速，編輯完成的棒圖外觀如圖17所示。圖17 編輯完成的棒圖外觀設(shè)置棒圖的常規(guī)屬性，其中連接變量為Feedback，大值設(shè)為2000，小值設(shè)為-2000，如圖18所示。圖18 棒圖常規(guī)屬性設(shè)置設(shè)置棒圖的外觀，如圖19所示。圖19 棒圖外觀屬性設(shè)置設(shè)置棒圖刻度，如圖20所示。圖20 棒圖刻度屬性設(shè)置運(yùn)行指示燈用來指示變頻器是否處于運(yùn)行狀態(tài)，連接變量為StsWord1的第2位，運(yùn)行時(shí)顯示綠色，非運(yùn)行時(shí)顯示白色。其外觀動(dòng)畫設(shè)置如圖21所示。圖21 運(yùn)行指示及其外觀動(dòng)畫設(shè)置反轉(zhuǎn)指示燈用來指示變頻器是否處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，連接變量為StsWord1的第14位，反轉(zhuǎn)時(shí)顯示綠色，非反轉(zhuǎn)時(shí)顯示白色。其外觀動(dòng)畫設(shè)置如圖22所示 圖22 反轉(zhuǎn)指示及其外觀動(dòng)畫設(shè)置故障指示燈用來指示變頻器是否處于故障狀態(tài)，連接變量為StsWord1的第3位，故障時(shí)顯示紅色，非故障時(shí)顯示綠色。其外觀動(dòng)畫設(shè)置如圖23所示。圖23 故障指示及其外觀動(dòng)畫設(shè)置接著設(shè)置4個(gè)按鈕的功能，此處在按鈕的單擊事件下添加不同的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同的功能。 啟動(dòng)按鈕：添加SetValue函數(shù)，變量為CtrlWord1，值為1150（16進(jìn)制047E）。再添加SetBitInTag函數(shù)，變量仍為CtrlWord1，位為0，如圖24所示。每次按下啟動(dòng)按鈕，屏將先發(fā)送047E，再發(fā)送047F給V20變頻器，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)功能。圖24 啟動(dòng)按鈕事件設(shè)置bOU圖24 啟動(dòng)按鈕事件設(shè)置bOU停止按鈕：添加ResetBitInTag函數(shù)，變量為CtrlWord1，位為0，如圖25所示。每次按下停止按鈕，控制字1的第0位將被復(fù)位為0，屏將發(fā)送047E給V20變頻器，實(shí)現(xiàn)OFF1停車功能。圖25 停止按鈕事件設(shè)置bOU圖25 停止按鈕事件設(shè)置bOU反向按鈕：添加InvertBitInTag函數(shù)，變量為CtrlWord1，位為11，如圖26所示。每次按下反向按鈕，控制字1的第11位將做非運(yùn)算，屏將相應(yīng)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)指令發(fā)送給V20變頻器，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向反向功能。圖26 反向按鈕事件設(shè)置故障確認(rèn)按鈕：添加SetBitInTag函數(shù)，變量為CtrlWord1，位為7。再添加ResetBitInTag函數(shù)，變量仍為CtrlWord1，位為7，如圖27所示。每次按下故障確認(rèn)按鈕，屏將先發(fā)送1狀態(tài)的故障確認(rèn)位，再發(fā)送0狀態(tài)的故障確認(rèn)位給V20變頻器，給故障確認(rèn)位一個(gè)上升沿，實(shí)現(xiàn)故障確認(rèn)功能。圖27 故障確認(rèn)按鈕事件設(shè)置5. 運(yùn)行效果         完成上述步驟之后，下載組態(tài)程序至屏中。實(shí)際運(yùn)行效果證明：ART LINE屏與V20變頻器通訊正常，屏可以通過四個(gè)按鈕控制變頻器運(yùn)行、停止、反向以及故障確認(rèn)；變頻器相關(guān)變量和狀態(tài)可以在屏上正確顯示。變頻器運(yùn)行時(shí)屏顯示畫面如圖28所示圖28 變頻器運(yùn)行時(shí)屏顯示畫面編程功能離線編程：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程可成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種成本較高，但調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式