松下PLC和触摸屏与VFOC变频器的组合应用_图文

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刘 广萍 ,吴 建强 
( 哈尔滨工业大学 电气工程 系, 哈尔滨 1 0 0 )   0 1  5 摘 要 :本文组合应用 了松下 F P∑P C,GT O触摸屏 ,V C 变频器 ,采用通信方式对变 频器进行  L I FO 控制来实现系统控制 功能:通过触摸屏 G O给P C发送命 令控制变频器的起 动/ TI L 停止以及在  线修 改变频器运行 频率 以实现 电机 的变速运转。 文章介 绍了系统设计过 程, 论述 了相应 的触摸  屏界 面的制作方法及 P C通信程序 的设计方法 ,并给 出了典型 的通信程序段。 L  
关键 词 :P C;触摸屏 ;变频器 ;串行通信 ;程序  L

0 引言 
在 工业现场控制领域 , 可编程控 制器 ( L ) P C 一直 占据  着重要的地位。 随着控 制技 术的不 断发展 , 触摸屏与可编程 
控制器在工业控制中的应用越来越广泛。 触摸屏又称可编程 

可具有 3个通信端 口。图 1系统中 ,F ∑上选用 了 F G— P P   C OM4 通信模 块插 件 , 其上有 2 个通信端口 , 其中 R 2 2 S 3 与  GT 0相连 ,R 4 5与变频器 V OC相连 。 1 S8 F   系统中 ,GT 0 1 作为人机界面 ,P C作为主站 ,VF   L OC 为从站 。 系统连 接使用 了P C便于调试的穿越功能 。 L 系统将  通过GT  给P C发送命令控 制变 频器实现 电机 的独立和 同  1 0 L
步运转 。  

终端 , 是与 P C L 配套使用的设备 , 它是取代传统控制面板 和 
键盘的智能操作显示器 , 用于设置参数 、 显示数据 ,以动画  等形式描绘自动化控制过程。P C与 GT配套使用 ,一方 面  L 扩展了 P C的功 能 , L 使其能够组成具有图形化 、 交互式工作  界面的独立系统 ,另 一方 面也可以大大减 少操作台上开关、   按钮、仪表等的使用数量 , 使操作更加简便 ,工作环境更加 

舒适 。 当前在一些控制要求较高、 参数变数多、 硬件接线有 
变化 的场所 ,触摸屏与 P C控制形式 已占主导地位。 L   交流变频器广泛应用于工业 电气传动系统中 , 为适应各  种工业现场总线的控制要求 , 现代 变频 器通常具有网络通信  功 能, 电机的同步运行 , 为 远距 离集 中控制和在线监控等提  供了必要的支持。 通过与 P C连接的触摸屏 , L 可以便控制更  加直观 ,操作更加简单、方便。   本文将组合应 用 P C, 摸屏 及变 频器 , L 触 采用通信方 式  对变频器进行控 制来实现系统控 制功 能。  
图 1 系统连接示意图 

1 . 2设备参数的设置 
变频器 、 摸屏与 P C的通信模式不同 , 触 L 在进行通信之 

1 系统组成及设备参数的设置 
1 系统组成  . 1
本文用松下 F P∑ P C,GT 0 摸屏 ,V CO ( L 1触 F 单相  20 2 V,07 k .5 W)变 频器 组建 一个 系统 ,控制电机 ,使之能  够以不同的转速运转 ,图 1 系统的接线 图。 是   系统选用了松下 F ∑型 P C。F ∑是小型 P C中的  P L P L

前, 必须对各设备的通信参数 ( 如波特 率、通信格式等)进 
行设置 ,即进 行通信 初始化 设置 ,使 其对应 一致 。   121 L -.  P C系统参数的设置  P C通信 口的数据格 式、波特 率等通信设定可 以通过  L P C的系统寄存器进行设置。在 F Wl GR中的 “ L P N 选项”菜  单中 ,选择 “ L P C系统寄存器设置”进行 P C系统参数的  L 设置 。P C系统参 数的设置如下 : L   COM1 口:通信模式——通用通信;通信 格式—— 数据 

领跑者 , 它采用通信 模块 插件充实通信功 能。 提供与触摸屏 
及计算机 等 R 2 2设备连的通道 ,包括编程口在内 ,最多  S3

20 2) 第4    o 年 期 ( 7

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长度为 8 , 位 奇校 验 , 为停 止位 , 1 结束符为 C , R 起始符为 
“ S X ;速率—— 9 0 b s 无 T” 6 0 p ;串行通信模式 时接 收缓 冲区  起始地址设为 1 0 ;串行通信模式时接 收缓冲 区容 量设为   0 0
1 0  0 。

其中 ,% —— ME O O -OM的标志字节 ; WT C LC   H—— 地址码的高字节 ;L ——地址码的低字节 ;   # ——站号 ;B C—— 块检验码 ; R——结束码 ; C C  
¥——正确传送标志 ;l——错误传送标志 。  

COM2 通信模式——计算机链接 , 口: 其他与 COM1口 


22 通信 过程  .
通信由主站发 动 , 把命令 帧发 向从站 , 从站 以响应帧作  应答 。主站和从站之 间的数据传输均以 AS I CI 码格式进行。  

致。  

122 GT 0的基本设 置  _.   1

在初次使用 GT  之 前,必须对 GT 进 行主机 环境设  1 0 1 O

松 下电工 的ME O O 协议中提供完善的错误代码信息 , WT C L   根据这些信 息 , 户能够方便检查出错误 ,并进行修改。 用  
松 下 VF OC变频器内部集成 了 R 4 5通信 口,已经 配  S8 置 好了通 信软件 , 对于 P C发送的命令帧能够自动响应 , L 并 

置, 即初始化 , 设置的方法有两种。第一是由画面制作工具  软件 ( T N 进行设置; G Wl) 第二是利用 G 1 主机的系统菜  T  0 单进行设置。本文利用工具软件 ( T l)进行相关设置 。 GWN  
在 G Wl , T N中 选择 “ i ”菜单项中的 “ niuain Fl e Co f rt ”进  g o 行通信参数的设定 。  
123 变频器的设置  __

执行 相应的处 理程序。 在通信过程中 , 一个命令 或响应 信号 
只 能对一个参 数进 行操作 , 指令 和应 答信号都 必须在一次信  息发 送中完成 , 如果 应答信号中包含参 数值 , 其一定是 当前  值, 计算机识 别正 确的应答信号的方法是通过辨认 响J 立参数  中参 数值和参 数号。 当计算机 收到 变频器对一个指令 的应答  信号后 , 次发出指令信号时 , 再 变频器就认为是一项新的指 
令。  

对变频器的通信初始化设置可 以通过控制面板进行 , 也  可 以通过主站进行 。 本系统通过控制面板对变频器相关的通 
信参数进行设置 。设置情况如下 :  
P0 =7, P0 =6, P8 =1 P8 = 6, P 8 8 9 6 , 7 9 8 =1, P =   89 1, P 0 0 9 =0 0。 P  = 0 91 0 5, P9 = 。 3 0 

3 触摸 屏界面的制作方法 
在本文系统中触摸屏GT1 主要起到给P C发送命令控    0 L 制变频器的起 动/ 1 亭止以及在线修 改变频器运行频率的作用 。  

2 松下 电工协议和通信过程 
利用 P C和触摸屏采用通信 方式对变频器实现远程控  L

制, 需要基于通信协议 , 编制通信程序 , 以实现设备之 间的 
信息传递 。  

为 实现此功 能 ,文章 利用 专门的 画面制作 软件 T   n l e mia r  
GT N进行触摸屏界面的制作 ,设计制作的触摸屏界面如  Wl
图 3所 示 。  

21松 下 电工协议  .
M E w    C O  协 议 分 为 两 个 部 分 : 一 个 是      T O    L ME OCOLC WT - OM,即关于计 算机 的通信协 议 ;另一个是 

ME O O -A A 即关于数据传输的协议 。 WT C LD T , 下面仅对文  章涉及到 的M WT C L O 协议 中的命令格 式做一简单  E O O- M C
介绍 ,详细请参 见图 2   。

ME O O -O WT C LC M协议对命令帧作 了严格的规定 。 其 
格式如下 :  

指令信息 :  
柃 聆 数 据 范 围 

应答信息 ( 正常时)  
% A   AD ¥ 响 应代 码 文 本 代 码  B C B C C     D     C   C  R
f   f1 H1 L   f H  f1 L 

应答信息 ( 发生错误O )  - ,: j
%  A   A   f 错 误代 码  错误 代 码 B C B C C   D D   C  C   R
f   f) ● H1 L    
. 

(   H)

(   L)

(   H1

f  L

() C  

图 2 指令格式 

图 3 触摸屏界面 

第 卷2   十 l

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4 系统通信程序 的设计 
如何正确发送和接 收数据是通信程序设计的关键 , 而且  正确 的发送数据是通信成功的第一步。 L 与变频器之间通  PC
信 时 ,需要 使用 F ∑ PL P C的 专用 串行通信 指 令 F1 9     5

其中 , T 3 是变频器的频率设定 寄存器 , D 28 其传送的数 
据属于类型3, 即传送数据是显示数据的 1 0 , 1 0 转  0 倍 将 00 换成十六进 制数 即为 0 E H。“ 38 “”表示忽略 B C码 。 C   然后, 采用 F 5 ( C 9 AS )将其转换成 AS I , CI 码 存放到  发送缓 冲区后 , 再用发送指令 F 5 MT )进行发送。相  1 9( RN

( RN 。P C与外 部设备 ( MT ) L 变频器 )通过 COM 口发送和 

接受数据。 而数据的发 送和 接受要通过 P C L 通信程序和数据 
寄存器。通信过程如图 4所示 。  
发送缓 冲区 ,然 后用  F 5 MT N)发送 1 9( R 一  
VFOC 

应的 P C梯形 图程序段如图 7 示。 L 所  

要发送 的数据 

变频器 

接 收的数据 

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图 4 串行通信过程示意图  ME OC - WT OLCOM通信协议规定数据传输采用 AS I CI   码的形 式 , 因此由 P C发向变 频器的数据 ( L 命令帧)在传送 

图 7 写频率的程 序段  在图 3 所示的界面图中 ,实现系统功 能的 关键是 “ 在线 

修改变频器的频率” ,若要实现此功能需要将发送缓冲区中 
相 应的字节改写成输入的相应的频率数据 即可 。 这需要用到 
F ( T 6 DG )指令。如图 8 所示 。  

时应转换成 A C & , S Hq 同样 , 若需要引用响应帧中的数 据时 ,   也 应把其从 A C I S I 码转换成十六进 制数据 。 也就是 说 , 编写  发送程序的步骤是 :  
( )写命令 帧  1 ( )将命令 帧转换成 A CI 2 S   I 码的形式  ( )发送命令  3 比如:若 P C向 1 L 井变频器发送使 电机 运转的命令 ,首  先写出相应的命令帧 :  
% 0 # CSR2 0 1 1W 5 0 “CR  

其中 , S 写入 单触点状态指令代码 ,R 5 0 WC 是 2 0 是变  频器的运转指令状态继 电器。  
然后 ,采用 F 5( C)将其转换成 A CI ,存放到  9 AS S I 码 发送缓冲 区后 , 再用发送指令 F 5 MT )进行发送。相  1 9( RN
譬 Tj    

图 8 发送数据缓冲 区示意图 

图 9 图 1 给出了典型的控制程序段。 和 0  
H 卜 F5 s  _ 9 ^c 一[
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应的 P C梯形图程序段如图 5 L 所示 。  
J● 1●j●●1 ●1 _ 

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如l  加028, D 0 03 T11   02 ̄ 0. 03E 3* 18   D 0  T17

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D 0 T 1   , K2  0     3
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】  
 

图 5 电机运转程序段 

图 9典 型的电机 运转 程序段 

若 P C向变频器发送 写频率命令 , L 需要用到 “ 写入数据  寄存器 的指令 ”WD,其指令格式如图 6  。

图 6 WD命令的指令格 式   

那 /, P C向 1 变频器发送写频率的命专 , 厶 若 L 井 使变频  器的输出频率为 1H ,则可以写出相应的命令帧为 :   z 0  

图 1 典型的在线修改频率的程序段    0
【 下转第 2 页】 5  

2  o 年 期 2 2 7 第4   o

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减速停止 , 门已关好 , 轿门和厅门的电气连锁同时接通 , 电 
梯可以开始运行。  

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4 . 变频器 的第 3 速频率 ( 3 )应设为 “” P3 6;   5 频器 的第 4 . 变 速频率 ( 3 )应设为 “9 ; P4 1”   6变频器 的第 6 . 速频率 ( 3 )应设为 … ’ P6 4;   7 . 变频器 的第 8 速频率 ( 3 )应设为 “2 。 P8 1” 
其他变频器的参数按照出厂时的设置不作改动。  

() 8 变频器设置 :因为 客户 电梯 的门宽是 9 0 0 mm, 据  根

规定9 0 0 mm门宽的开i1间一般为22 , "9 3 . 关门时间一般为  s
3 s 可知开 门速度为关门速度的 1 倍 , ., 6 . 6 而开 关门换速后 
的速度一般为换速前三分之一。 从开 关门的过 程可知 , 开  在 关 门动作完成时 , 链条轮只是转了半圈 ( 8 。) 现 两级 减  10 , 速传动速比为 4 2:1 ,那 / 电动机的转速 4     .r/22   厶 2 X05 .s

3 改造结果 
新门机系统在安装调试好后 , 经现场测试 , 新门机 系统 

约为 95 /S 5 0 /mi, . r 即 7r n 根据 电动机的转速公式 :   n=
6    p 0 Xf ,从三相异步电动机 ( S 3 4 / Y 6 2 )的频率为 :5 Hz  0 ,

开关门 比较轻快 , 几乎没有 声音。 交付客户使用近两年 , 没  有发现与门机系统有关的故障 ,用户对此 比较满意。  

转速 :10 r 4 0 /mi n 。可算出 :变频器的第 4 速频 率应设为   “9 , 1 ” 变频器的第 3 速频率应设为 “ ” 变频器的第 8 频  6, 速 率应设为 “2 ,变频器的第 6 1” 速频率应设为 “”  4。 变频器的参数设置如下 :  

4 结论 
从 电梯的直流门机系统改造成变频 门机系统后的效果表 
明 :电梯的门机系统改成变频 门机系统后 ,可 以简化 电路 ,  

1 . 将第-)速度时参数P 1 3 0 0 和第一减速度时间参数P 2 0 
设为 “ .”  05 ;

方便与 P C L 或微机等连接 , 开关过程 调整方便 , 加减速度容 
易设置 , 开关门比较轻快 , 噪音和功耗都 比较小 ,是一种比 

2 . 将运行指令 ( 参数 P 8 0 )选择为 3  ; 3 . 将频率设定信号 ( 参数 P 9 设定为 1 频率设 “0  0) , 5”
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

较好的 电梯门机系统 。口 
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 

【 上接 第 2 2页】  

的 电气接线 , 少故障率 , 减 而且更改变频器的参数无需要改 

5 界 面的操作及程序 的运行 
本文设计的系统 , 可通过触摸屏 GT  给 P C发 送命令  1 0 L

变硬件接线 , 仅需要修 改程序 。 同时通过 P C上挂接的人机  L 界面可 以方便地控制和读取变频器的参数 , 可以大大提高工  业控制系统的 自动化水平 及对现场设备 的监控 能力。 本文组 
合应用 了松下 F P∑P C, T1 触 摸屏 , C 单相2 0   L G 0 VF O( 2 V,

控制变频器的起动/ 停止 以及在线修 改变频 器运 行频 率以实 
现 电机的变速运转。 制作 的图 3 示的触 摸屏 界面传输到  将 所

G 1 并将设计的相应程序下载 ̄ P C后 , T0 1L . 1 即可进行 电机 的 
变速控制 ,操作方 法如下 :  

07 k . W)变频器 ,并采用通信方 式对变频器进行控 制实现  5 了 电机的变速运转 , 为这些设备的实际应用提供了相关的参 
考信息 。口 

() 在初始界面图 3()中 , “ 1 a 按 电机变速运转控制 ”  
按钮 ,出现图 3 ( )  b。

参考文献 :  
【】 勇孙 汉旭. 1赵 多触摸 屏与 P C实现变频调速器多电机控  L 制. 电产品开发与创新. 1 76,V, 0 . 8 7 . 机 v . () .0 4 7 - 9 o1 O 2  

( )在 图3( )中 , “ 2 b 按 电机启动 ”按钮 ,电机将启 动  并以默认转速运转。 若想 改变 电机 的运 转速度 , 就在图 3 b  () 中, 按改变频率的数据框后 , 在触 摸屏 上出现图 3() c所示画 
面。  

【】 2 刘燕. 屏与 P C的通信与连接. 触摸 L 自动化与仪器仪表.  
2 0 .. 6 3 . 0 24 3 - 7 

() 在图 3( 中 , 画面中的键 盘上输人数据并按回  3 C ) 在
车键后 , 画面自动 回到 图3( ) 同时电机以新的速度运转 。 b,   ( )在 图3( )中 , “ 4 b 按 停止”按钮 ,电机将停止运转;  
按 “ 返回”按钮 ,画面将返回到 3 ( )  a。

[】 3 汪树民. 工业局域 网与变频 器. 电器技术. 0 .. - 4 上海 2 421 1. 0 0   【】 4 松下 电工通信协议 ME OC L  WT O .

【】 5 张智杰, 郑显臣. 器的计算机控制. 变频 微计算机信息. 0 , 2 2 0  
v l  4. - 4 o 1 () 3 3 .  8 3  

【】 下 G 0技 术 手 册 . 6松 T1   【】 P系 列 P C编 程 手 册 .t:ww ni l. m. 7F L h p/ w. s c o   t / ap t

6 结 语 
自动化设备发展的趋势是集成可远程通讯的通讯模块 ,  

f】 P N使用手册.t :w 8 F WI ht / ww. i lc r. p/ n sco   ap . n
[】 P ∑ 用 户手 册 .t :w 9F ht H ww. i l. r. p n sc o   a p cn

在自动化设备之间建立起通讯联系,以便于建立远程控制。  
R 一8 是 一种应用 广泛 的通 讯方 式 , S4 5 使用 R 4 5 S 8 通信控制 ,   仅通过一条通信 电缆连接 , 可以完成变频器的启动 、 就 停止 、  

[0 V OC系列超 小型变频器使用手册. 1】 F  

【1夏勇. 1】   基于 R 45 S8 的个人计算机. 编程控制 器与变频器  可
的 相 互 通 讯 . 代 电子 .0 1 . - 3 现 2 0 .3 4 . 46  

[2 刘万里, 1】 殷华文, 举. 串行通讯实现P C 李壮 通过 L 对变频 器 
的 控 制 . 代 电 子 技 术 . 0 .1 3 - 1 现 2 11 .8 4 . 0  

频率设定 , 并很容易实现多 电机之 间的同步运 行 , 去繁杂  省

第 卷2   十 5


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