一、應(yīng)用背景
工業(yè)控制技術(shù)經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已從早期的單機(jī)控制逐步走向了集中監(jiān)控、集散控制。如今已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時代，工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)化也成為工控技術(shù)發(fā)展方向之一。為了方便不同廠家的不同控制單元進(jìn)行組網(wǎng)，誕生了很多種通信協(xié)議，其中Modbus協(xié)議就是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中應(yīng)用較為普遍的一種。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間可以通信。
因此在很多PLC中也專門針對MODBUS的通訊外圍設(shè)備設(shè)置了專用的驅(qū)動指令。例如臺達(dá)PLC中就有“MODRD”、“MODRW”、“RS”等MODBUS資料傳輸指令，但這些指令在使用時每次只能傳輸一組數(shù)據(jù)，無法同時傳輸多組數(shù)據(jù)，這就給設(shè)備的監(jiān)控帶來了一定的麻煩。例如在PLC和變頻器之間通訊，若需要將變頻器運行時的頻率、電流、溫度等數(shù)據(jù)瞬時傳送給PLC，由PLC對這些數(shù)據(jù)做出分析判斷，并將參數(shù)顯示在人機(jī)界面中。這時若用同一指令對幾個參數(shù)分別傳送，就會發(fā)現(xiàn)傳出的數(shù)據(jù)并不是我們所需要的，數(shù)據(jù)明顯的出現(xiàn)了混亂，有時還會出現(xiàn)亂碼。
不同的參數(shù)在變頻器中的地址本身就不相同，當(dāng)然我們也需要在PLC中劃分出不同的存儲區(qū)來存放這些參數(shù)。既然地址是不同的那就排除了地址沖突的可能性，所以可能造成數(shù)據(jù)混亂的原因就應(yīng)該是指令傳輸?shù)臅r間發(fā)生了沖突。因此，為了避免多個參數(shù)傳輸時發(fā)生沖突，在區(qū)別其地址的基礎(chǔ)上還需要區(qū)別其傳輸?shù)臅r間。
二、實施方法
就以我公司所生產(chǎn)的新型精梳機(jī)為例，來具體說明實施的方法。精梳機(jī)是近年來在紡織行業(yè)使用較為普遍的一種設(shè)備，其主要作用是排出梳棉生條中一定長度以下的短纖維，提高纖維整齊度，進(jìn)一步清除纖維中殘留的棉結(jié)、雜質(zhì)，提高纖維光潔度。由于精梳機(jī)的電氣控制部分采用了PLC運算控制，變頻器驅(qū)動調(diào)速，觸摸屏操作顯示的控制主線，因此在三者間就必然會用通訊協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)。其中觸摸屏通過RS232接口與PLC連接，變頻器通過RS485接口與PLC連接。
由于紡織設(shè)備通常使用在高溫、高濕的環(huán)境里，并且空氣中飄浮著大量的棉絮，因此在這種較為惡劣的環(huán)境中應(yīng)用時變頻器是應(yīng)安裝在電氣柜中的。很多情況下我們都是通過電機(jī)的負(fù)荷來分析機(jī)械故障的，而電機(jī)的運行參數(shù)又直接反應(yīng)在變頻器上。根據(jù)變頻器所顯示的電機(jī)頻率我們可以判斷精梳機(jī)的實際運行速度是否符合設(shè)定速度；根據(jù)變頻器所顯示的電機(jī)電流我們可以判斷精梳機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)間隙是否合適，軸承運動是否靈活；根據(jù)變頻器所顯示的溫度我們可以判斷變頻器的冷卻風(fēng)道是否被棉絮堵塞等等。但實際使用時電氣柜是關(guān)閉的，而且變頻器的顯示區(qū)每次只能顯示一個參數(shù)，若要查看其它參數(shù)就需要在變頻器上不斷的切換，很不方便。
在這種情況下，操作者和檢修者對設(shè)備的運行情況并不能直觀的了解，這就給檢修與維護(hù)帶來了很大的不便，如果能把變頻器運行時的頻率、電流、溫度等參數(shù)在觸摸屏上同時顯示出來，就能直觀的掌握電機(jī)的負(fù)荷和設(shè)備的運行狀況了。我們使用的是臺達(dá)VFD055M43A型變頻器，支持Modbus協(xié)議，參照說明書不難看出頻率、電流、溫度的字址分別是2103H、2104H和210DH，在臺達(dá)PLC程序中可以利用“MODRD”指令對變頻器進(jìn)行資料讀取。為了避免讀取數(shù)據(jù)的時間發(fā)生沖突，可以在PLC中利用軟件來形成循環(huán)的時間脈沖，對這些參數(shù)依次讀取。
假設(shè)在觸摸屏上顯示頻率、電流、溫度的寄存器地址分別是D1、D2和D3，刷新的時間是7個單位時間，先利用PLC編程軟件形成一個如下圖所示的循環(huán)時間脈沖，當(dāng)然編制這個程序也有不同的方法，這里就不詳細(xì)敘述了。可以用T1、T2和T3分別來觸發(fā)“MODRD”指令，從而在不同的時間送出所需要的資料。
具體的做法可參照下面的程序，最終傳輸?shù)淖冾l器參數(shù)可以作為一個畫面顯示在觸摸屏中。
PLC中的相關(guān)程序
觸摸屏中的相關(guān)畫面
三、結(jié)束語
當(dāng)然，要實現(xiàn)這些功能還有其它很多種方法，設(shè)計者也可根據(jù)自己的習(xí)慣選擇。此外，也可以根據(jù)顯示參數(shù)的數(shù)量來確定時間脈沖的數(shù)量，最終形成一個脈沖對應(yīng)一個參數(shù)的關(guān)系。也可以通過程序設(shè)定脈沖周期，從而根據(jù)需要來改變參數(shù)的刷新時間，最終實現(xiàn)對多個參數(shù)的通訊傳輸功能。
