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中達電通股份有限公司 PLC 產(chǎn)品處 李 振
摘要：本文主要介紹在高壓變頻器電氣控制系統(tǒng)中采用臺達AE系列觸摸屏與西門子S7-200系列PLC以及客戶自己開發(fā)的單片機嵌入式通訊裝置形成的高壓變頻器控制系統(tǒng)。
1 引言
隨著國家能源法律的頒布與實施，節(jié)能成為國家發(fā)展經(jīng)濟的一項長遠戰(zhàn)略方針。而變頻器作為一種調(diào)速節(jié)能的產(chǎn)品，在石油、化工、建材、電力、礦山、塑料、冶金、水利等工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，成為工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中不可或缺的工具。而PLC、HMI、單片機等作為高壓變頻器中的電氣控制核心，這些產(chǎn)品的功能與性能關(guān)系著整個高壓變頻器系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。本文以山東某高壓變頻器制造商生產(chǎn)的高壓變頻器為例，介紹了臺達AE系列觸摸屏在高壓變頻器上的應(yīng)用，以供大家參考。
2 高壓變頻器系統(tǒng)
高壓變頻器的電柜結(jié)構(gòu)由多個并列單柜組成，每個單柜擔(dān)負完全不同的系統(tǒng)功能，外形如圖1所示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖1 10KV高壓變頻器
圖2 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中采用臺達AE系列觸摸屏，通過COM3實現(xiàn)與西門子S7-200系列PLC的通訊，同時，通過COM1與COM2特有的宏指令功能實現(xiàn)與單片機的通訊。實現(xiàn)對高壓變頻器的啟動/停止、運行頻率、上升下降時間、工作曲線、V/F曲線、死區(qū)補償、低頻補償?shù)葏?shù)的設(shè)定以及輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、運行狀態(tài)等參數(shù)的讀取，如圖3所示。
圖3 電氣控制方案簡圖
3 觸摸屏通訊設(shè)計
3.1 COM1通訊口編程設(shè)計
通過AE系列觸摸屏的COM1通訊口特有的宏指令功能實現(xiàn)與高壓變頻器主板顯示單片機的通訊，主板顯示單片機通訊協(xié)議分述如下。
（1）物理接口：異步傳輸方式，1個起始位，1個停止位，無校驗，電氣接口為RS232C，傳輸速率為19200bit/s。
（2）傳輸數(shù)據(jù)幀格式：
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啟動字符(68H) |
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報文長度L(07H) |
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命令代碼(C) |
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鏈路用戶數(shù)據(jù)(兩個字節(jié)) |
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幀校驗和(CS) |
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結(jié)束字符(16H)
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其中：
報文長度L(07H)為發(fā)送的總字節(jié)數(shù)；幀校驗和（CS）為啟動字符至校驗和前的數(shù)據(jù)單字節(jié)算術(shù)累加和的低字節(jié)；命令代碼（C）定義如下：
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名稱 |
設(shè)定頻率 |
上升時間 |
下降時間 |
上限頻率 |
下限頻率 |
工作模態(tài) |
V/F曲線 |
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代碼 |
02H |
03H |
04H |
05H |
06H |
07H |
08H |
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名稱 |
電流系數(shù) |
額定頻率 |
低頻補償 |
過流保護值 |
額定電壓 |
死區(qū)補償 |
啟動頻率 |
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代碼 |
09H |
0AH |
0BH |
0CH |
0DH |
0EH |
13H |
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名稱 |
高壓掉點降頻時間 |
頻率到達信號 |
死區(qū)補償上限頻率 |
額定電流 |
頻率穩(wěn)定度 |
運行參數(shù)與狀態(tài) |
內(nèi)控開停機 |
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代碼 |
11H |
10H |
12H |
14H |
15H |
01H |
1DH |
在設(shè)定的參數(shù)中：用兩個字節(jié)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后；命令發(fā)送后，如果接收正確就返回字節(jié)A0H代碼，如果接收不正確就不返回任何代碼。
（3）讀運行參數(shù)與狀態(tài)：發(fā)送命令為：68H 07H 01H 01H 00H 71H 16H，返回14個字節(jié)定義如下：
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字節(jié)數(shù) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
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名稱 |
68H |
運行頻率 |
輸出電壓 |
輸出電流 |
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字節(jié)數(shù) |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
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名稱 |
運行狀態(tài) |
外設(shè)頻率 |
00H |
校驗碼 |
16H |
其中：
返回的字節(jié)中，低位在前，高位在后，全是十進制數(shù)。
運行狀態(tài)：16位，低位在前（第8字節(jié)），高位在后（第9字節(jié)），組成一個字：
位0：1——開機，0——停機
位1：硬件過流保護，1——保護，0——無保護
位2：PDP保護，1——保護，0——無保護
位3：外部異常保護，1——保護，0——無保護
位4：備用
位5：軟件過流保護，1——過流，0——無過流（過流1分鐘）
位6：1.8倍過流，1——過流，0——無過流
位7：1——外控狀態(tài)，0——內(nèi)控狀態(tài)
高8位：01——硬件保護，02——PDP保護，03——外部異常，04——備用，05——過流，06——1.8倍過流。
校驗碼為從第2字節(jié)到第12字節(jié)的算術(shù)累加和的低字節(jié)：鏈路用戶數(shù)據(jù)(兩個字節(jié))：低位在前，高位在后；幀校驗和(CS)：啟動字符至校驗和前的數(shù)據(jù)單字節(jié)算術(shù)累加和的低字節(jié)；結(jié)束字符：16H。
3.2 COM2通訊口編程設(shè)計
通過AE系列觸摸屏的COM2通訊口特有的宏指令功能實現(xiàn)與高壓變頻器單元故障檢測單片機的通訊，單元故障檢測單片機通訊協(xié)議分述如下。
（1）物理接口：異步傳輸方式，1個起始位，1個停止位，無校驗，電氣接口為RS232C，傳輸速率為19200bit/s。
（2）請求數(shù)據(jù)宏指令：E9。E9返回數(shù)據(jù)格式如下：
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字節(jié)數(shù) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
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內(nèi)容 |
68H開始字符 |
A1-4單元 |
A5-8單元 |
B1-4單元 |
B5-8單元 |
C1-4單元 |
C4-8單元 |
三相故障單元數(shù) |
2-9字節(jié)校驗碼 |
16H結(jié)束字符 |
（3）E9返回數(shù)據(jù)內(nèi)容定義：第2、3、4、5、6、7字節(jié)：每2位表示一個單元：00——正常，01——溫度，10——過壓，11——過流，每字節(jié)四個單元，由高到低順序排列。
第 8，9字節(jié)定義如下：
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15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
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第8字節(jié) |
第9字節(jié) |
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B相單元故障數(shù) |
C相單元故障數(shù) |
A相單元故障數(shù) |
三相故障單元總數(shù) |
0 |
0 |
（3）在每相的變流單元故障數(shù)中，如果單元數(shù)超過7時，均為111，即最大為7，后位0和位1配合主板通信中的01H命令代碼使用：
命令格式：68H，07H，01H，第9字節(jié)： OR 01H；第8字節(jié)校驗和：16H；校驗碼：第10字節(jié)，為字節(jié)2-字節(jié)9累加和的低字節(jié)數(shù)。
對于一相10個功率單元的10KV變頻器時，返回數(shù)據(jù)比原來多2個字節(jié)，在第7個字節(jié)和8個字節(jié)間加入2個字節(jié)，整個數(shù)據(jù)長度變?yōu)?3個字節(jié)，其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義不變，校驗碼為字節(jié)2到字節(jié)11累加和的低字節(jié)數(shù)。其中新加第8字節(jié)和第9字節(jié)定義如下：
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第8字節(jié) |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
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內(nèi)容 |
A9故障單元 |
A10故障單元 |
B9故障單元 |
B10故障單元 |
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第9字節(jié) |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
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內(nèi)容 |
C9故障單元 |
C10故障單元 |
0 |
0 |
0 |
0 |
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4 結(jié)束語
本系統(tǒng)采用了臺達AE系列觸摸屏解決方案，通過AE系列觸摸屏特有的宏指令功能實現(xiàn)與兩塊單片機的通訊，即有效降低了成本，也使自由通訊的方式變得簡單易用。完善的故障檢測功能，保證設(shè)備運行可靠。人性化的編程軟件，給客戶編程工作帶來了極大的方便，新的控制系統(tǒng)不僅給客戶帶來了成本的極大優(yōu)化，并且能更好的根據(jù)工藝的要求進行修改設(shè)計，進一步提高了客戶在行業(yè)中的競爭力，依靠臺達大陸子公司中達電通強大的銷售與售后支持網(wǎng)絡(luò)，使客戶的設(shè)備在任何地方均可享受快捷、便利、優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。
參考文獻（略）
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