plc對變頻器的modbus通訊控制畢業(yè)設計

1、<p>　　本科生畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　學院（系）： 電子與電氣工程院 </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　學 生： </p><p>　　指導教師 ： </p><p>　　完成日期

2、 2012 年 5 月</p><p>　　PLC對變頻器的Modbus通訊控制</p><p>　　Frequency converter with Modbus communication control</p><p>　　based on PLC </p><p>　　PLC對變頻器的Modbus通訊控制<

3、;/p><p><b>　　自動化 </b></p><p>　　[摘 要]本設計的主要內容為設計和制作運動控制實驗臺。以伺服電機及配套的驅動器、PLC和變頻器為核心設備，實現(xiàn)各種控制要求，方便以后學習伺服及相關傳動知識。主要完成以DVP 系列PLC 作為主機，通過其自帶的RS485接口，使用MODBUS協(xié)議實現(xiàn)對內嵌有RS485 接口的臺達VFD-M 變頻器進行控制，

4、旋轉編碼器采集三相異步電機速度反饋給PLC等控制任務。</p><p>　　[關鍵字]PLC；變頻器；MODBUS；控制</p><p>　　Frequency converter with Modbus communication control based on PLC </p><p>　　Automatin Specialty YAO Yi-bin</

5、p><p>　　Abstract:The design is aimed to make designing servo experiments table.Based on the devices, the system regards the servo motor and matching drive.PLC.inverter as the core components and achieving many

6、kinds of control requirement, it helps to learn the knowledge of servo and transmission.Frequency converter with Modbus communication control based on DELTA DVP40EH PLC.Encoder feedback speed of three-phase asynchronous

7、motor to PLC.Comprehensive use the experiment equipment.</p><p>　　Key word:Programmable Logic Controller;converter;Modbus;control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　

8、1引言1</b></p><p>　　1.1 課題研究的意義1</p><p>　　1.2 課題研究的目的1</p><p><b>　　2硬件介紹1</b></p><p>　　2.1VFD-M變頻器1</p><p>　　2.2Delta伺服驅動器與伺服電機2</

9、p><p><b>　　2.3人機界面3</b></p><p>　　3實驗臺的組建與各器件的連接4</p><p><b>　　3.1電源模塊4</b></p><p>　　3.2變頻器的安裝與設置5</p><p>　　3.2.1VFD-M變頻器的安裝5</p

10、><p>　　3.2.2VFD-M變頻器的配線5</p><p>　　3.2.3變頻器設置參數(shù)6</p><p>　　3.3伺服硬件的安裝6</p><p>　　3.3.1伺服驅動器的安裝6</p><p>　　3.3.2伺服驅動器的配線7</p><p>　　3.3.3伺服電機的安裝與接

11、線9</p><p>　　3.4 三相異步電動機與編碼器連接10</p><p><b>　　4程序設計11</b></p><p>　　4.1 Mudbus通訊協(xié)議11</p><p>　　4.2WPLSoft軟件編程11</p><p>　　4.2.1實現(xiàn)Modbus通訊12<

12、;/p><p>　　4.2.3速度的采集15</p><p>　　4.3人機界面15</p><p>　　5實驗結果分析16</p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　致謝19</b></p><p><

13、b>　　附錄120</b></p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　1.1 課題研究的意義</p><p>　　隨著工業(yè)自動化技術的不斷發(fā)展，在工業(yè)控制中，交流電機的拖動越來越多地采用變頻器完成，而變頻器也不僅僅作為一個單獨的執(zhí)行機構，而是隨著其不斷的智能化，可以同主機之間通過一定的通信方式結合成一個

14、有機的整體。 采用RS485 通信接口對交流電機的拖動進行控制，這是一種低成本的聯(lián)接方案，可以極大地減少線路聯(lián)接的復雜性，避免現(xiàn)場可能的各種電磁干擾對控制設備的影響。本設計介紹以DVP 系列PLC 作為主機，通過其自帶的RS485接口，使用MODBUS協(xié)議實現(xiàn)對內嵌有RS485 接口的臺達VFD-M 變頻器進行控制，VFD-M變頻器控制異步電機運行，用旋轉編碼器測試電機轉速反饋給臺達PLC，臺達PLC控制ASDA-AB伺服電機跟

15、蹤異步電機的運行，同時在試驗臺上實現(xiàn)DOP-AE系列人機界面的監(jiān)控。</p><p>　　目前的變頻器調速已經(jīng)上升為以電氣調速傳動為主流,變頻器調速已經(jīng)從最初的只能用于風機、泵類的調速過渡到針對各類高精度、快響應的高性能的調速控制。中小容量的變頻器采用了自關斷器件的全數(shù)字控制PWM,已經(jīng)實現(xiàn)了通用化,變頻器調速已經(jīng)優(yōu)于直流調速裝置。變頻器的迅速發(fā)展,使傳統(tǒng)電氣傳動觀念得到了轉變。隨著智能化的發(fā)展和普及,使用PLC

16、與變頻器結合來實現(xiàn)變頻器的遠程控制,是目前電氣傳動遠程控制中的主流。</p><p>　　我們國家的伺服控制系統(tǒng)的研究較國外晚一些，但是臺達公司也推出了一些比較好的變頻器。但跟國外還是有差距的，主要體現(xiàn)在控制的精度上，隨著國內經(jīng)濟的發(fā)展，國內設備對控制精度的要求越來越高，現(xiàn)成的控制系統(tǒng)仍有許多需要改進和完善的地方，因此要不斷地改進和技術革新。</p><p>　　1.2 課題研究的目的&l

17、t;/p><p>　　完成實驗臺的設計與制作，主要以PLC對變頻器的MUBDUS通訊控制為目標。設計的目的是能使我們掌握自動化控制工程設計能力和安裝調試能力，熟悉臺達PLC、變頻器、伺服驅動器和伺服電機等硬件，掌握WPLsofl的軟件編程。為我們畢業(yè)后進入自動化行業(yè)打下結實的基礎。</p><p><b>　　2硬件介紹</b></p><p>　

18、　2.1VFD-M變頻器</p><p>　　變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因素、過流/過壓/過載保護等功能。</p><p>　　畢業(yè)設計中使用的是臺達VFD-M變頻器。臺達變頻器VFD系列是一款高功能低噪音迷你型變頻器。具有體積小、低速力矩大、性能完善、使用方便等特點。使用的型號

19、為VFD015M21A-Z(VFD-M系列；2HP；最大適用馬達1.5KW；輸入電壓：220V)變頻器。</p><p>　　2.2Delta伺服驅動器與伺服電機</p><p>　　隨著微處理器技術的日新月異，大功率、高性能半導體功率器和伺服電機所需永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性價比不斷提高，交流伺服電機和交流伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當前工業(yè)領域中，實現(xiàn)自動化的基礎技術。臺達ASDA交流伺服驅

20、動器以其掌握核心的電子技術為基礎，針對不同生產(chǎn)機械的需求，研發(fā)了全方位的伺服驅動器及伺服系統(tǒng)。臺達伺服驅動器產(chǎn)品的控制回路均采用高速數(shù)字信號處理器，配合增益自動調整、指令平滑功能的設計以及軟件分析與監(jiān)控，可達到高速位移、精準定位等運動控制需求。</p><p>　　ECMA系列伺服馬達支持低、中、高三種慣量，可解決在不同扭力應用上的需求。支持標準Modbus通訊讀寫，可與臺達PLC, HMI構成通訊控制架構。本系

21、列可適用于各種機械加工行業(yè)或產(chǎn)業(yè)機械。多用于機械加工中心的刀庫控制，分度裝配系統(tǒng)、封口機、剪床機、送料機、雕刻機、車床、高速卷繞機、檢測機、切割機、PCB點膠機、成型機等。</p><p>　　使用的ASDA-AB伺服驅動，其參數(shù)如下表1：</p><p>　　表1 ASDA-AB伺服驅動參數(shù)設置</p><p>　　2.2.4伺服電機的工作原理</p>

22、<p>　　交流伺服電動機定子的構造基本上與電容分相式單相異步電動機相似。其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。交流伺服電動機的轉子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械特性，無“自轉”現(xiàn)象和快速響應的性能，它與普通電動機相比，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特

23、點。目前應用較多的轉子結構有兩種形式：一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子，為了減小轉子的轉動慣量，轉子做得細長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子內放置固定的內定子。空心杯形轉子的轉動慣量很小，反應迅速，而且運轉平穩(wěn)，因此被廣泛采用。交流伺服電機的工作原理與分相式單項異步電動機雖然相似，但前者的轉子電阻比后者大的多，所以伺服電機與單相異步電機相

24、比有三個顯著的特點：</p><p><b>　?。?）啟動轉矩大</b></p><p>　　由于轉子電阻大，它可使臨界轉差率SO>1，這樣不僅使其機械特性更接近于線性，而且具有較大的啟動轉矩。因此，當定子一有控制電壓，轉子立即轉動，即具有啟動快，靈敏度高的特點。</p><p><b>　?。?）運行范圍廣</b>

25、;</p><p><b>　?。?）無自轉現(xiàn)象</b></p><p>　　正常運轉的伺服電機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，

26、或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動，從而實現(xiàn)精確的定位，可達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉子靜止不動。當

27、有控制電壓時，定子內便產(chǎn)生一個旋轉磁場，轉子沿旋轉磁場的方向旋轉，在負載恒定的情況下，電動機的轉速隨控制電壓的大小而變化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉。</p><p><b>　　2.3人機界面</b></p><p>　　工業(yè)人機界面(Industrial Human-machine Interface 或簡稱Industrial HMI)是一種帶微處

28、理器的智能終端，一般用于工業(yè)場合，實現(xiàn)人和機器之間的信息交互，包括文字或圖形顯示以及輸入等功能。目前也有大量的工業(yè)人機界面因其成熟的人機界面技術和高可靠性而被廣泛用于智能樓宇、智能家居、城市信息管理、醫(yī)院信息管理等非工業(yè)領域，因此，工業(yè)人機界面正在向應用范圍更廣的高可靠性智能化信息終端發(fā)展</p><p>　　畢業(yè)設計采用的是臺達DOP系列的人機界面產(chǎn)品，該人機界面支持Delta、Omron、Siemens、Mi

29、tsubishi等不同種牌子的PLC,支持任意字體的畫面編輯器，操作方便，利用宏功能可以有效的幫助PLC處理復雜的運算功能及分擔PLC控制器的工作量，還可以配合通訊宏指令自行撰寫通訊協(xié)議，并透過串行口與特定系統(tǒng)或控制連接。DOP系列人機界面需要安裝Screen Editor編輯軟件。</p><p>　　3實驗臺的組建與各器件的連接</p><p><b>　　3.1電源模塊&l

30、t;/b></p><p>　　設計實驗臺使用的是DVP-40EHPLC、VFD-M變頻器、ASD-AB伺服驅動器、ECMA系列伺服馬達、三相異步電動機等。根據(jù)上述設備PLC、變頻器和伺服驅動需要單相的220V電源，可以由空氣開關直接提供，而三相異步電機需要的是三相330V的交流電，可以由變頻器提供。220V交流電通過直流穩(wěn)壓電源給編碼器等設備提供24V直流電源。</p><p>　

31、　空氣開關的選擇也至關重要，現(xiàn)在的空氣開關不僅僅是一個開關，同時還具有漏電保護功能、失壓、過電路保護等作用。試驗臺上我們選用的是具有漏電保護作用的斷路器?？諝忾_關的選擇其額定電流應該大于或者等于線路的額定電路，實驗臺上安裝的斷路器的型號分別為DZ47LE-16和DZ47LE-13兩種型號。</p><p><b>　　圖1 空氣開關</b></p><p><b

32、>　　圖2 直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　3.2變頻器的安裝與設置</p><p>　　3.2.1VFD-M變頻器的安裝</p><p>　　臺達VFD-M變頻器是用螺釘固定在鐵架臺上的，由于變頻器在運行的時候會產(chǎn)生大量的熱量，所以在其左右留有大量的空間以便其散熱。變頻器的底部裝有冷卻風扇，且底部需要接線，所以在變頻器的底部也留有大量的

33、空間，為了接線方便把變頻器向里面縮進了一點。如圖3變頻器所示。由于變頻器四周留有大量的散熱孔，在安裝的時候一定要注意不能將雜物木屑等物掉入變頻器里，很可能會引起火災等事故。</p><p><b>　　圖3 變頻器</b></p><p>　　3.2.2VFD-M變頻器的配線</p><p>　　臺達VFD-M變頻器選用的是220V交流電源，由

34、空氣開關C20連接到變頻器的R/L1,S/L2,T/L3端。給變頻器提供電源。三相異步電動機接變頻器的U/T1，V/T2，W/T3端。給三相異步電機提供330V交流電源。在改線過程中，一定要注意在電源關斷的情況下進行，并且在電源關斷之后不能馬上接線，要等回路直流部分濾波電容完成放電才能開始接線，也就是要等待指示燈熄滅之后，最好再用直流電壓表測試電壓是否在25V之下。否則很有肯能發(fā)生事故。</p><p>　　在V

35、FD-M變頻器下方有眾多功能控制端子，可以實現(xiàn)變頻器的多段速調速。RA、RB為多功能知識信號輸出接點，M0為多功能輸入輔助端子，M1-5為多功能輸入選擇，在組建實驗臺時為了以后改線的方便，把所有的端子都連接到后面的端子排上了。線如圖4控制端子接線圖所示。</p><p>　　圖4 控制端子接線圖</p><p>　　3.2.3變頻器設置參數(shù)</p><p>　　變頻

36、器的參數(shù)設置是在變頻器的控制面板上完成的，Modbus通訊控制設置參數(shù)如下表2。</p><p>　　表2 Modbus功能變頻器參數(shù)設置</p><p>　　3.3伺服硬件的安裝</p><p>　　3.3.1伺服驅動器的安裝</p><p>　　伺服驅動器的安裝和變頻器很相似。也是用螺釘固定在鐵架上，并垂直安裝，在其上下左右留下大量空間，

37、以便其散熱，在伺服驅動器的上面和側面都有大量的排氣孔，不可以將其堵住，在安裝的時候也要小心其他雜物掉進去，很容易引起事故，如圖5私服驅動器所示。</p><p><b>　　圖5 伺服驅動器</b></p><p>　　3.3.2伺服驅動器的配線</p><p>　　伺服驅動器電源接線法分為單相和三相兩種。本設計使用的是單相電源接線法。空氣開關

38、C16的零火線連接伺服驅動器的RS端口，L1與R連接，L2與S連接，如圖6伺服驅動的電源接線所示。</p><p>　　伺服驅動器的U、V、W端子接伺服電機的輸入端，給伺服電機提供電源。CN2端接伺服電機的編碼器接頭，當伺服電機轉動的時候，編碼器采集的速度通過CN2端傳送給伺服驅動器。CN1I/O為伺服驅動器的輸入輸出端，可以接PLC也可以接開關。畢業(yè)設計中需要把各端子連接到后面的端子排上，由于伺服驅動的CN1的

39、線太多，又是細單銅絲的，不方便接線，為了接線方便在每根導線后面焊接了粗一點的導線。圖7為伺服系統(tǒng)的周邊接線。</p><p>　　圖6 伺服驅動的電源接線圖</p><p>　　圖7 伺服系統(tǒng)的周邊接線</p><p>　　伺服都有三種控制方式：速度控制方式,轉矩控制方式,位置控制方式。速度模式是通過模擬量的輸入或脈沖的頻率進行轉動速度的控制的。轉矩控制方式是通過外

40、部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設定電機軸對外的輸出轉矩的大小。位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉動速度的大小，通過脈沖的個數(shù)來確定轉動的角度，畢業(yè)設計中采用的是位置控制模式。如圖8位置控制模式接線圖所示</p><p>　　圖8 位置模式控制接線圖</p><p>　　3.3.3伺服電機的安裝與接線</p><p>　　伺服驅動器上的U（紅色）V

41、(綠色)W(黑絲)端子引出的線連接到伺服電機的電源線上，其對應的顏色為紅對紅，綠對白，黑對黑。伺服驅動器上的CN2端導線連接的是伺服電機的編碼器上，它有專用的插頭的。把伺服電機固定在實驗臺前面的平臺上。</p><p>　　3.4 三相異步電動機與編碼器連接</p><p>　　畢業(yè)設計中使用的是一臺軸頸14mm電機，而編碼器軸頸為6mm，同時編碼器自帶具有緩沖功能的內徑6mm的塑料管。為

42、實現(xiàn)電機與編碼器的對接。特請機電系老師制作了一個聯(lián)軸器，具體尺寸如圖9聯(lián)軸器所示。但是由于編碼器和三相異步電機不是同軸，所以編碼器采集的脈沖有比較大的誤差。圖10為編碼器和三相異步電機。</p><p><b>　　圖9 聯(lián)軸器</b></p><p>　　圖10 編碼器和三相異步電機</p><p>　　3.4PLC與變頻器的連接</p

43、><p>　　當與PLC進行RS485通訊時，僅需使用編號為3和4的腳，其中3腳和PLC的RS485接口的－相連，４腳與RS485口的+相連即可。變頻器接口為RJ－11接口，和常用的電話機的接口是相同的，而PLC端是普通接線端子埠，因此通訊線的制作非常簡單，無需用專用接口焊接通訊線。如圖11變頻器通訊接口各腳分布及定義所示</p><p>　　圖11 變頻器RS-485接口各腳的定義</

44、p><p>　　3.4.1 RS485接口的特點</p><p>　　RS485接口是在我們熟知的RS232接口的基礎上推出的性能更優(yōu)的一種串口。由于RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，較長的傳輸距離和多站功能等優(yōu)點，它成為應用越來越廣泛的串行接口。此外，RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡一般只需二根屏蔽雙絞電線，這為長距離的通訊線路節(jié)省了很多配線，降低了系統(tǒng)的成本。</p>&

45、lt;p><b>　　4.程序設計</b></p><p>　　4.1 Mudbus通訊協(xié)議</p><p>　　MODBUS協(xié)議是GOULD 公司為工業(yè)控制而設計的一種可靠而有效的工業(yè)控制系統(tǒng)通信協(xié)議，大量應用證明是一種可靠有效的工業(yè)控制系統(tǒng)通信協(xié)議，得到了眾多硬件廠商的支持，并廣泛應用。MODBUS協(xié)議的數(shù)據(jù)通訊通過主機與從機之間用命令/應答的方式實現(xiàn)，主機

46、發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息，從機接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機以響應請求；主機也可以直接發(fā)消息修改從機的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙向讀寫。</p><p>　　MODBUS 協(xié)議系統(tǒng)中有兩種有效的傳輸模式：ASCⅡ（美國標準信息交換碼）模式和RTU（遠程終端裝置）模式。本設計用的是ASCⅡ模式，ASCⅡ 模式通信時,在消息中的每個8bit 字節(jié)都作為兩個ASCⅡ 字符發(fā)送。ASCⅡ模式的通信字符傳輸格式為1 個起始位，7 位數(shù)據(jù)位

47、，一位偶校驗位，一位停止位。 CMD指令碼是MODBUS 協(xié)議規(guī)定的功能代碼，其中功能代碼03 代表讀取內部寄存器內容，功能碼06 代表刷新單個寄存器內容。LRC 是ASCⅡ模式采用的縱向冗余錯誤校驗，即把一個8 位二進制數(shù)作為2 個ASCⅡ十六進制字符傳送，把十六進制字符轉換為二進制，加上無循環(huán)進位的二進制字符和二進制補碼，生成LRC 錯誤校驗。這個LRC 在接收設備進行校驗。冒號、回車、換行和其他非ASCⅡ十六進制字符不在計

48、算之內。</p><p>　　4.2WPLSoft軟件編程</p><p>　　WPLSoft軟件是用于編寫臺達系列PLC的軟件，也就是本設計使用的軟件。進入軟件首先點擊通訊菜單欄中的通訊偵測（在電腦和PLC,PLC與變頻器都連接好的前提下），電腦會自動偵測通訊設置。</p><p>　　然后點擊設置中的PLC機種選擇，選自己所用的機種，本設計使用的是EH2系列。&

49、lt;/p><p>　　4.2.1實現(xiàn)Modbus通訊</p><p>　　在編寫程序之前要明確任務，該畢業(yè)設計的任務是用PLC通過Modbus通訊控制變頻器運行，所以編寫的程序要求有：</p><p>　?。?）讀取VFD-M 系列變頻器主頻率（頻率指令）、輸出頻率并將其分別存于D0、D1 中。（MODRD指令實現(xiàn)）</p><p>　?。?）

50、設置變頻器以主頻率為40Hz 正方向啟動。（MODWR 指令實現(xiàn)）。</p><p>　　下面是我所編寫的Modbus通訊程序。</p><p>　　圖12 Modbus通訊設置程序</p><p>　　MOV指令是把16進制的H86存入D1120中，D1120為COM2(RS-485),H86所表示的是通訊格式為9600,7,E,1 H8(1000)表示的是96

51、00bps。因為當PLC由STOP到RUN時，在PLC的第一次掃描時間時，會偵測M1120是否有ON，若有則會根據(jù)D1120的設置值去更改COM2的相關設定，所以在設置好D1120后要SET M1120使其通訊格式保持。D1129為通訊逾時異常，時間定義。設置通訊逾時時間定義為100ms 。M1143為COM2（RS-485)的ASCII/RUT模式選擇（OFF是為ASCII模式ON。如圖Modbus通訊設置程序。</p>

52、<p>　　圖13 計數(shù)器的運用</p><p>　　C0為PLC的計數(shù)器，當C0=0時M0為ON，當C0=1的時候M1為ON，當C0=2的時候M2為ON，當C0=3的時候C0被復位。這樣PLC一開始RUN，就比較C0是否等于0，就開始不停的對M0M1M2進行控制。如圖13計數(shù)器的運用所示。</p><p>　　圖14上邊沿命令的運用</p><p>　

53、　當M0或M1或M2從OFF到ON時，其導通，使M1122置位。M1122為位置送信要求。如圖14上邊沿命令的運用。</p><p>　　圖15 頻率的讀取與輸入</p><p>　　當M0閉合的時候MODRD指令執(zhí)行，K1為通訊地址，H2102為變頻器的頻率地址,K2是數(shù)據(jù)長度為2個字。整個的意思是讀取變頻器的主頻率及輸出頻率，并以ASCII碼字符形式存放在D1073-D1076，并自動

54、將其內容轉換成16進制數(shù)值存放于寄存器D1050和D1051中。如圖15頻率的讀取與輸入所示。</p><p>　　當M1閉合的時候MODWR指令執(zhí)行，K1為通訊地址，H2000為對驅動器的指令。H12是0001 0010，在H2000中的功能如表，所以它設置了變頻器啟動并正轉。</p><p>　　表3 變頻器H2000功能表</p><p>　　當M2閉合的時候

55、MODWR指令執(zhí)行，K1為通訊地址，H2001是對驅動器的頻率指令，K4000就是設置變頻器的主頻率為40Hz。如圖15頻率的讀取與輸入所示。</p><p><b>　　圖16 通訊錯誤</b></p><p>　　在該程序中MODBUS通信只會出現(xiàn)4種情況，如圖16通訊錯誤所示。正常通信完成對應通信標志M1127，通信錯誤對應的是M1129(通信接受逾時）M114

56、0(數(shù)據(jù)接受錯誤）M1141(指令參數(shù)錯誤）。所以，在程序中通過這4個通信標志信號的ON/OFF 狀態(tài)進行計數(shù)，在利用C0的數(shù)值來控制3個MODBUS指令的依次執(zhí)行，保證通信的可靠性。</p><p><b>　　圖17輸出程序</b></p><p>　　該條指令時將變頻器的主頻率存儲在D0中，把變頻器的輸出頻率存儲在D1中。如圖17輸出程序所示。</p>

57、;<p>　　4.2.3速度的采集</p><p>　　圖18 速度的采集程序</p><p>　　當M104閉合的時候，執(zhí)行SPD指令，SPD為脈沖頻率檢測，旋轉編碼器以旋轉一圈發(fā)送100個脈沖，經(jīng)X0發(fā)送給PLC，K1000為接受的時間，采集的脈沖數(shù)存放在D10中，然后D10中的數(shù)乘以60結果存放在D5中，再D5中的數(shù)除以100所得的數(shù)存放在D8，D8中的數(shù)就為現(xiàn)在三相異

58、步電機的轉速。如圖18速度的采集程序所示。</p><p><b>　　4.3人機界面</b></p><p>　　在人際畫面中停止按鈕與程序的M101相關關聯(lián)，當停止按鈕按下時M101 ON，H01轉移到數(shù)據(jù)寄存器D20中，電機停止轉動，在停止按鈕OFF狀態(tài)下按下正轉按鈕，電機正轉，正轉按鈕與M102關聯(lián)，當M1O2閉合，H12轉移到寄存器D20中，電機正轉，但之前

59、必須在輸入頻率中輸入一定的頻率，電機才會以一定的速度旋轉。輸入頻率是與D21相關聯(lián)的。反轉按鈕是與M103關聯(lián)，當M103閉合,H22轉移到D20中電機反轉。電機轉速時測得當前三相異步電機的實際轉速，它是與D8關聯(lián)的，直接讀取D8中所計算出來的速度。如圖19人機界面。</p><p><b>　　圖19 人機畫面</b></p><p><b>　　5實驗結

60、果分析</b></p><p>　　本畢業(yè)設計主要是完成PLC對變頻器的Modbus通訊控制，并自主設計和制作運動控制實驗裝置。經(jīng)過將近十二周的努力，最終完成了“仁”“智”“禮”“義”“信”5臺實驗臺的硬件安裝。經(jīng)過調試運行，實現(xiàn)畢業(yè)設計所有要求的利用Modbus通訊控制變頻器，并采用了人機界面監(jiān)控。同時畢業(yè)設計的實驗臺還增加了伺服驅動器、伺服電機、編碼器，接近開關、光電開關、電磁閥等設備。提高了試驗

61、臺的綜合控制能力。</p><p>　　在采用編碼器采集三相異步電機旋轉速度的時候，編碼器采集的速度產(chǎn)生一萬多轉速的誤差，一開始認為可能是電壓問題，把編碼器的24V電源接到更加穩(wěn)定的PLC上的24V電源上。但是問題還是存在，排除了電壓的不穩(wěn)定因素，那就是信號干擾，檢查編碼器的排線，發(fā)現(xiàn)有可能是330V的異步電機的導線的干擾，因為在330V的輸入導線和編碼器的輸出導線有交匯，轉移了交匯點，誤差還是很大。用示波器測出

62、編碼器的輸出的脈沖受到好多高頻的干擾，所以會產(chǎn)生一萬多的誤差。經(jīng)分析在編碼器的ABZ相和0V相分別并聯(lián)一個103的電容，再用示波器測得干擾少了好多，減小了電容的容量，換成474的電容，再用示波器測出來的波形非常的完美。如圖20最后的波形圖所示。</p><p>　　圖20 最后的波形圖</p><p>　　PLC對變頻器的MODBUS通訊控制，使用的是RS485通訊，電話線就可以使用，一端

63、接變頻器的RJ-11接口，一端接PLC的RS485接口。設置好變頻器的參數(shù)，下載好程序后，連接好人機界面，在人機界面中可以對三相異步電機進行停止、正轉、反轉等控制。同時在人機界面上會顯示三相異步電機的轉速，達到了控制與監(jiān)控的要求。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] DVP PLC應用技術手冊[M].2007.3</p>

64、;<p>　　[2] 王樹青，過程控制工程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.9</p><p>　　[3] DOP系列人機界面使用手冊[M].2006.6</p><p>　　[4] 胡崇岳,旋轉編碼器的原理和應用[J].上海多普機電,2007.6 61-65</p><p>　　[5] 王敏強,伺服電機驅動器技術與應用[M].北京：機械工業(yè)出版

65、社，2003.6</p><p>　　[6] 臺達DVP-PLC編程技巧軟件篇[M].北京：中國電力出版社,2010.1</p><p>　　[7] 路康,基于MODBUS協(xié)議的變頻器PLC通訊控制技術[M].鄭州:鄭州輕工業(yè)出版社，2006.7</p><p>　　[8] DVP PLC編程技巧-WPLSoft軟件篇[M].2007.3</p>&l

66、t;p>　　[9] 何超,交流變頻調速技術[M].北京：北京航空航天大學出版社,2006.3</p><p>　　[10] DELTA VFP-M使用說明[M].2007.3</p><p>　　[11]趙雅，臺達變頻器和臺達PLC通訊功能的實現(xiàn)方法[J].上海：變頻世界，2009.4 81-84</p><p>　　[12]李浩，旋轉編碼器在電機速度測量中的

67、應用研究[J].北京：冶金自動化，2008.8 103-105</p><p>　　[13]陳伯時，電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005。7</p><p>　　[14]Y.Kawakami,TJam.New design Method of Decoupling Control System for Vector Controlled1998InductionMot

68、or.Kawabata,2004.8 </p><p>　　[15]D.Vaes,W.souverijins,J.Decuyper,J.Swevers,P.Sas.Decoupling feedback control for improved multivari.2005.5<