基于CANopen通信的變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

通過觸摸屏、PLC控制變頻器的控制系統(tǒng),在電力拖動(dòng)控制中應(yīng)用日益廣泛。這一控制模式可以提升電動(dòng)機(jī)的控制質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速及恒轉(zhuǎn)矩控制,便于實(shí)現(xiàn)變頻器的通信控制和遠(yuǎn)程控制,提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平,同時(shí)減少了機(jī)械接點(diǎn)和故障率,觸摸屏作為系統(tǒng)的輸入/輸出部件,也使控制系統(tǒng)具有了記憶功能,控制界面直觀生動(dòng)。本文以施耐德觸摸屏、PLC、變頻器為例介紹變頻器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

1系統(tǒng)組成及各部分作用

基于CANopen通信的變頻器控制系統(tǒng)主要由觸摸屏、PLC、變頻器組成,其中觸摸屏采用HMIGxU5512型號(hào),PLC采用TM241CEC24T型號(hào),變頻器采用ATV320型號(hào)。系統(tǒng)組成如圖1所示。

各組成部分的作用介紹如下:

1.1HMIGXU5512型觸摸屏

HMIGxU5512屏幕為彩屏,面板尺寸為275mm×206mm,分辨率為800×480像素,額定輸入電壓為DC24V,輸入電壓范圍為DC20.4～28.8V。配有1個(gè)IEEE802.3兼容的以太網(wǎng)通信端口RJ45、1個(gè)A型UsB端口、2個(gè)串行接口C0M1和C0M2。C0M1為Rs-232C接口,用于將HMIGxU系列觸摸屏通過Rs-232C電纜連接到遠(yuǎn)程設(shè)備,所用連接器為D-sub9針凸型連接器:串口2為Rsk422-485接口,用于將HMIGxU系列觸摸屏通過Rsk422-485電纜連接到遠(yuǎn)程設(shè)備,所用連接器為Dksub9針凸型連接器?？梢酝ㄟ^UsB下載線或網(wǎng)線將程序下載到觸摸屏。

1.2TM24CLEL24T型#PL

TM241CEC24T型PLC具有6個(gè)普通輸入、8個(gè)高速計(jì)數(shù)輸入,合計(jì)14個(gè)輸入點(diǎn):6個(gè)普通晶體管輸出、4個(gè)高速脈沖輸出,合計(jì)10個(gè)輸出點(diǎn)。高速輸入可作為普通輸入使用,高速輸出也可作為普通輸出使用,接線端子可拆除。2個(gè)串行通信端口、l個(gè)UsBMinikB編程端口、l個(gè)以太網(wǎng)端口、l個(gè)CANopen端口。PLC電源為DC24V。

TM24l型PLC可以進(jìn)行優(yōu)化配置和擴(kuò)展,包括本地?cái)U(kuò)展和遠(yuǎn)程擴(kuò)展。本地?cái)U(kuò)展最多3塊通信模塊TM4,放在PLC的左邊,最多7塊I-o擴(kuò)展模塊放在PLC的右邊:I-o擴(kuò)展模塊有TM3和TM2模塊,TM3模塊放在TM2的左邊。遠(yuǎn)程擴(kuò)展包括TM3模塊和TM2模塊,帶TM3收發(fā)器模塊的配置中,不能使用TM2模塊。

1.3ATV320型變頻器

ATV320型變頻器是一款緊湊型變頻器,支持Modbus和CANopen通信協(xié)議,可通過變頻器前面的RJ45接口對(duì)變頻器進(jìn)行訪問?？赏ㄟ^ModbusTCP、Ethernet-IP、Profinet、EtherkCAT、ProfibusDP、Devicenet等通信卡選件構(gòu)成通信總線和網(wǎng)絡(luò)。能夠耐受惡劣化學(xué)、沙塵環(huán)境,符合IEC60721標(biāo)準(zhǔn)3C3、3s2,可在高達(dá)60℃的環(huán)境溫度下運(yùn)行:支持同步電機(jī)、異步電機(jī)。

2變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1通信網(wǎng)絡(luò)

(1）變頻器與PLC之間通過CANopen通信協(xié)議進(jìn)行通信。通信電纜連接如圖2所示。

其中,TM241CEC24T型PLC采用螺釘接線端子型CANopen接口,ATV320型變頻器采用其前面的RJ45CANopen接口。端子代號(hào)及其連接關(guān)系如圖2所示。

(2）HMIGxU觸摸屏與TM241PLC之間采用Modbus通信,觸摸屏選擇串口2,因?yàn)榇?為Rsk422-485口:PLC選擇串口1,串口1為RJ45接口。觸摸屏與PLC的Modbus通信電纜為xBTZ9008。

2.2觸摸屏的組態(tài)及界面設(shè)計(jì)

觸摸屏的組態(tài)及界面設(shè)計(jì)軟件采用VijeoDesignerBasic1.l,設(shè)計(jì)步驟如下:

(l）創(chuàng)建新工程,選擇工程名稱、路徑,觸摸屏型號(hào):

(2）設(shè)置網(wǎng)絡(luò)IP地址,雙擊目標(biāo),在網(wǎng)絡(luò)配置中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)IP地址,該IP地址要與觸摸屏上設(shè)置的IP地址相同:

(3）設(shè)置I-o管理器,選擇驅(qū)動(dòng)程序?yàn)镸odbus(RTU）一Modbus設(shè)備,CoM端口選擇CoM2:

(4）Modbus設(shè)備設(shè)置,從設(shè)備地址設(shè)置為l,勾選IEC6ll3l語法,雙字字順序選擇低字優(yōu)先:

(5）界面組態(tài),在畫面1中組態(tài)2個(gè)數(shù)值顯示,分別鏈接轉(zhuǎn)速設(shè)定和實(shí)際轉(zhuǎn)速變量,設(shè)置啟動(dòng)、停止、復(fù)位按鈕,分別鏈接變頻器的啟、停和故障復(fù)位變量。

2.3#PL組態(tài)及程序

(1）串口組態(tài):點(diǎn)擊seria1Line1右方"＋"號(hào),添加設(shè)備ModbusManage并組態(tài):

(2）CANopen通信組態(tài):右擊CAN1,單擊添加設(shè)備,將變頻器ATV320添加為子設(shè)備,雙擊CAN1,設(shè)置CANl波特率和變頻器端一致:

(3）在應(yīng)用程序樹中添加PoUContro,在PoUContro中添加GIATV.Contro1ATV運(yùn)算塊,用以控制變頻器的啟、停和轉(zhuǎn)速設(shè)定:

(4）在應(yīng)用程序樹中添加PoUsDo,在PoUsDo中添加CIA405.sDoREAD和CIA405.sDo+RITE運(yùn)算塊,用以讀變頻器的參數(shù)和設(shè)置變頻器頻率。

2.4變頻器的參數(shù)設(shè)置

ATV320變頻器與TM24lCEC24T型PLC之間采用CANopen通信,變頻器參數(shù)設(shè)置如表1所示。

可以使用圖形顯示終端對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置完畢,變頻器需要斷電重啟。

3結(jié)語

觸摸屏和PLC通過Modbus協(xié)議進(jìn)行通信,觸摸屏是主站,PLC是從站:PLC和變頻器之間通過CANopen協(xié)議進(jìn)行通信,PLC是主站,變頻器是從站。觸摸屏通過PLC的讀寫和控制運(yùn)算塊對(duì)變頻器進(jìn)行啟停和轉(zhuǎn)速設(shè)定控制及參數(shù)顯示。