Подключение ПЧ ELHART EMD-MINI к ПЛК Segnetics SMH4 по протоколу ModBUS

Введение

В данной статье рассмотрено подключение преобразователя частоты к программируемому логическому контроллеру. Существует два основных варианта подключения: с использованием дискретных и аналоговых сигналов или по цифровому интерфейсу. Достоинством первого варианта является универсальность подключения (как правило разные преобразователи частоты имеют одинаковый набор основных управляющих сигналов) и отсутствие необходимости изменять программу на ПЛК при замене модели ПЧ. Однако, для реализации подключения необходимо задействовать входы и выходы контроллера, что делает схему подключения более сложной, а также приводит к удорожанию системы.

В свою очередь, подключение по цифровому интерфейсу производится при помощи одного кабеля. При этом пользователю доступны более широкие возможности работы с ПЧ (опрос аварийных сигналов, удаленная настройка параметров ПЧ и так далее).

В статье рассмотрен второй способ на примере подключения ПЧ ELHART EMD-MINI к контроллеру Segnetics SMH4 по цифровому интерфейсу RS-485 (протокол Modbus RTU).

Техника безопасности

ВНИМАНИЕ! К работам по монтажу, наладке, ремонту и обслуживанию технологического оборудования допускаются лица, имеющие техническое образование и специальную подготовку (обучение и проверку знаний) по безопасному производству работ в электроустановках с группой не ниже 2 для ремонтного персонала, а также имеющие опыт работ по обслуживанию оборудования, в конструкцию которого вносятся изменения и дополнения, либо производится модернизация. За неисправность оборудования и безопасность работников при неквалифицированном монтаже и обслуживании ООО «КИП‑Сервис» ответственности не несет.

1 Подключение преобразователя частоты к ПЛК

Подключение производится по двухпроводной схеме. Клеммы 3 (Data+) и 4 (Data-) контроллера подключаются к клеммам RS+ и RS- преобразователя соответственно.

Схема подключения ПЧ EMD-MINI к ПЛК Segnetics SMH4
Рисунок 1 — Схема подключения ПЧ EMD-MINI к ПЛК Segnetics SMH4

2 Настройка ПЧ EMD-MINI

2.1 Настройка сетевых параметров

В преобразователе частоты необходимо установить параметры согласно таблице 1.

Таблица 1 — Настройка параметров преобразователя частоты EMD-MINI
Параметр Значение Описание
P101 5 Источник задания выходной частоты — интерфейс RS-485
P102 2 Источник команд управления — интерфейс RS-485
P700 1 Скорость передачи данных — 9600 бод*
P701 3 Формат данных — 8,N,1, протокол Modbus RTU*
P702 1 Адрес преобразователя частоты - 1**

* Скорость передачи данных и формат данных должны быть установлены одинаковыми на всех устройствах, находящихся в сети.

** Каждому устройству в сети должен быть задан уникальный адрес в диапазоне 0...240. Если Р702=0, то обмен по RS-485 отключен.

2.2 Адресация регистров

Основные используемые регистры представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Адресация регистров ПЧ EMD-MINI
Параметр Описание Функция Адрес (Hex)
Команды управления ПЧ (Р102 = 2) bit1∼bit0 00B: нет действия
01B: Стоп
10B: Пуск
11B: работа на частоте JOG
Чтение
запись
2000h
bit3∼bit2 00B: нет действия
01B: вращение в обратном направлении
10B: вращение в прямом направлении
11B: сменить направление вращения
bit4 0B: нет действия
1B: сброс аварии
Задание выходной частоты (Р101 = 5) Диапазон 0…9999 (0…999,9 Гц) Чтение
запись
2001h
Информация по авариям ПЧ (Р027) bit0 Перегрузка по току UC
bit1 Перегрузка по току OC
bit2~bit3 Зарезервировано
bit4 Повышенное напряжение OU
bit5 Зарезервировано
bit6 Пониженное напряжение LU
bit7 Перегрузка ПЧ OL
bit8 Перегрузка двигателя OT
bit9 Перегрев ПЧ OH
bit10 Отсутствие сигнала на входе AVI 20
bit11 Ошибка связи CO
bit12~bit14 Зарезервировано
bit15 Индикация аварии
Чтение 001Bh
Мониторинг состояния ПЧ (Р028) bit0
bit1
0В: прямое направление вращения
1В: обратное направление вращения
0B: Стоп
1B: Пуск
Чтение 001Ch
Текущая выходная частота Диапазон 0…9999 (0…999,9 Гц) Чтение 0002h
Состояние дискретных входов и выходов bit0 вход FWD
bit1 вход REV
bit2 вход S1
bit3 вход S2
bit8 Заданная частота достигнута
bit9 дискретный выход
bit10 ПЧ работает (режим RUN)
Чтение 0016h

Любой параметр ПЧ можно считать по протоколу Modbus. Адрес параметра соответствует номеру параметра в шестнадцатеричном формате. Пример: параметр P422 = 422 в десятичном формате (dec) = 01А6 в шестнадцатеричном формате (hex).

3 Настройка промышленного контроллера Segnetics SMH4

Настройка и программирование контроллера SMH4 производится в программе SMLogix.

3.1 Конфигурация порта COM1

Для связи используется порт контроллера COM1, интерфейс RS-485, протокол ModBUS RTU.

При создании нового проекта сразу после выбора типа контроллера открывается окно «Свойства контроллера» (также это окно можно открыть, если во вкладке «Устройства», находящейся с левой стороны экрана, выполнить двойной клик на строке с именем устройства.)

В разделе «Сетевые интерфейсы» во вкладке «COM1» требуется задать параметры сети, адрес устройства и поставить галочку «загрузить с проектом».

Конфигурация порта COM1
Рисунок 2 — Конфигурация порта COM1

Сетевые параметры, приведенные на рисунке 2, соответствуют параметрам, заданным в ПЧ (см. таблицу 1).

3.2 Добавление Slave-устройства

Для добавления Slave-устройства необходимо правым кликом мыши на строке «COM1(Slave)» открыть контекстное меню и выбрать «Добавить устройство» (см. рисунок 3).

Добавление Slave-устройств
Рисунок 3 — Добавление Slave-устройства

В данном примере рассмотрено создание устройства с пустой картой памяти (см. рисунок 4). Также можно воспользоваться картой устройства, представленной в данной статье (ссылка для скачивания файла доступна в конце статьи). При использовании ранее написанной карты необходимо выбрать пункт «на основе существующей карты» и указать путь к имеющейся карте памяти slave-устройства.

Выбор карты памяти
Рисунок 4 — Выбор карты памяти

Свойства Slave-устройства необходимо задать согласно рисунку 5.

Настройка свойств Slave-устройства
Рисунок 5 — Настройка свойств Slave-устройства

3.3 Создание карты памяти

Для создания карты памяти необходимо правым кликом мыши на строке с именем добавленного Slave-устройства открыть контекстное меню и выбрать «Карта памяти устройства» (см. рисунок 6).

Создание карты памяти
Рисунок 6 — Создание карты памяти

Кнопкой «Добавить» необходимо создать требуемое количество переменных, указав для каждой имя, тип (все переменные integer), направление (для всех переменных необходимо выбрать R/W (out)).

Для удобства задания адреса переменных необходимо выбрать «hex» в поле «Формат адреса» (рисунок 7.1). В этом случае адрес будет выглядеть так же, как и в руководстве на ПЧ.

ПЧ EMD-MINI не поддерживает режим «групповых запросов». Поэтому данный режим необходимо отключить, убедившись в отсутствии галочки (рисунок 7.1).

На рисунках 7.1 и 7.2 представлены две карты памяти: краткая (используемая в статье) и расширенная (с большим количеством переменных).

Добавление переменных. Краткая карта памяти
Рисунок 7.1 — Добавление переменных. Краткая карта памяти
Добавление переменных. Расширенная карта памяти
Рисунок 7.2 — Добавление переменных. Расширенная карта памяти

3.4 Программа ПЛК

3.4.1 Создание макроса управления ПЧ

Функции управления находятся в регистре 2000h. Каждый бит регистра выполняет свою функцию.

Кодирование битов в число типа «int» производится с помощью блока преобразования «bool->int» (раздел «Преобразования типов»).

Необходимо перетащить блок на рабочее поле и в его свойствах задать 5 входов (см. рисунок 8).

Кодирование битов управления
Рисунок 8 — Кодирование битов управления

Для удобства блок можно преобразовать в макрос «Управление ПЧ», создав понятные имена входов и выхода.

Созданные в карте памяти сетевые переменные расположены во вкладке «Устройства» (см. рисунок 9).

Расположение сетевых переменных
Рисунок 9 — Расположение сетевых переменных

Чтобы задействовать сетевую переменную, требуется переместить ее на рабочее поле (нажав на переменную, а затем на свободное место на рабочем поле).

Выход макроса «Управление ПЧ» необходимо соединить с сетевой переменной «Команды управления» (см. рисунок 10).

Макрос управления ПЧ
Рисунок 10 — Макрос управления ПЧ

3.4.2 Создание макроса задания частоты

Дискретность задания частоты для ПЧ EMD-Mini составляет 0,1 Гц. Следовательно, в регистр задания выходной частоты (см. рисунок 12) необходимо записывать число в 10 раз больше требуемой частоты. Для удобства задания можно сделать макрос «Частота ПЧ», представленный на рисунке 11.

Задание частоты
Рисунок 11 — Задание частоты

Созданный макрос «Частота ПЧ» необходимо соединить с сетевой переменной «Задание выходной частоты».

Макрос задания частоты
Рисунок 12 — Макрос задания частоты

3.4.3 Чтение списка активных аварий преобразователя частоты

За каждый тип аварии отвечает определенный бит регистра 001Bh (см. Таблицу 2).

Для обработки регистра аварий необходимо воспользоваться блоком «reg16‑>bits» (раздел «Преобразования типов») (рисунок 13).

Обработка регистра аварий
Рисунок 13 — Обработка регистра аварий

Бит 15 отвечает за индикацию аварии на дисплее ПЧ. Если авария появилась — бит равен «1». Если причина аварии ушла – бит сохраняет состояние до ручного сброса аварии или перезапуска ПЧ.

Для удобства блок можно преобразовать в макрос «Аварии», создав понятные имена входа и выходов. Вход макроса необходимо соединить с сетевой переменной «Аварии» (рисунок 14).

Макрос аварий
Рисунок 14 — Макрос аварий

3.4.4 Чтение регистра «Состояние ПЧ»

Информация о состоянии преобразователя частоты зашифрована в первых двух битах регистра 001Ch. Регистр необходимо обработать аналогичным образом (см. пункт 3.4.3 и рисунок 15).

Обработка регистра мониторинга состояния ПЧ
Рисунок 15 — Обработка регистра мониторинга состояния ПЧ

Созданный макрос «Статус ПЧ» представлен на рисунке 16.

Макрос «Статус ПЧ»
Рисунок 16 — Макрос «Статус ПЧ»

3.4.5 Чтение регистра «Фактическая выходная частота»

Регистр 0002h содержит информацию о фактической выходной частоте. Дискретность выходной частоты для ПЧ EMD-Mini составляет 0,1 Гц. Следовательно, полученное число в 10 раз больше фактической частоты. Для удобства считывания и дальнейшей обработки можно сделать макрос «Делитель», представленный на рисунке 17.

Макрос-делитель
Рисунок 17 — Макрос-делитель

Ко входу макроса «Делитель» необходимо подключить сетевую переменную «Факт.вых.частота» (рисунок 18).

Получение фактической частоты
Рисунок 18 — Получение фактической частоты

3.4.6 Чтение регистра «Фактический выходной ток»

Регистр 0003h содержит информацию о фактическом выходном токе ПЧ. Эти данные можно считать таким же образом, как и в пункте 3.4.5 (см. рисунок 19).

Получение фактического тока
Рисунок 19 — Получение фактического тока

Результатом выполнения действий, описанных в пунктах 3.4.1-3.4.6 является программа, представленная на рисунке 20.

Программа
Рисунок 20 — Программа

3.5 Создание визуализации

Для работы с экраном контроллера необходимо воспользоваться встроенной в SMLogix инструментальной средой SMArt.

Для входа в среду требуется нажать соответствующую кнопку, которая находится на панели инструментов (см. рисунок 21).

Открытие SMArt
Рисунок 21 — Открытие SMArt

В данном примере, для удобства восприятия информации в левой части экрана будут располагаться элементы управления, а в правой — элементы состояния.

Все подписи выполняются элементом «Текст» (рисунок 22). В данном примере это «Управление», «Состояние», «Фактическая частота», «Фактический ток».

Добавление элементов «Текст»
Рисунок 22 — Добавление элементов «Текст»

Для вывода на экран фактической частоты и тока требуется добавить на экран элементы «Вывод числа» (рисунок 23).

Добавление элементов «Вывод числа»
Рисунок 23 — Добавление элементов «Вывод числа»

Для удобства работы с элементами каждой переменной присваивается имя (рисунок 24).

Присвоение имени переменной
Рисунок 24 — Присвоение имени переменной

В настройках переменных элементов ввода и вывода числа требуется выбрать тип «R», знакомест «2» до запятой и «1» после (рисунок 25).

Настройка переменных ввода и вывода
Рисунок 25 — Настройка переменных ввода и вывода

Для задания частоты необходимо добавить блок «Ввод числа» (рисунок 26).

Добавление блока «Ввод числа»
Рисунок 26 — Добавление блока «Ввод числа»

Управление состоянием реализуется добавлением на экран четырех кнопок: «Стоп», «Пуск», «REV» «FWD» (рисунок 27).

Добавление кнопок
Рисунок 27 — Добавление кнопок

Каждой кнопке присваивается имя, которое будет отображено при программировании в среде SMLogix. В разделе «Оформление переменной» необходимо задать текст для отжатого и нажатого состояния кнопок. Для удобства можно задать цвет в каждом состоянии (рисунок 28).

Настройка кнопок
Рисунок 28 — Настройка кнопок

Для индикации состояния ПЧ также используются элементы «Текст» (рисунок 29).

Добавление элементов отображения состояния
Рисунок 29 — Добавление элементов отображения состояния

Каждому элементу необходимо задать имя.

Состояние ПЧ и направление вращения определяются состоянием соответствующих бит. Бит состояния может принимать 2 значения: 0 (Stop) и 1 (Run) (рисунок 30).

Индикатор состояния
Рисунок 30 — Индикатор состояния

Бит направления вращения может принимать 2 значения: 0 (FWD) и 1 (REV) (рисунок 31).

Индикатор направления вращения
Рисунок 31 — Индикатор направления вращения

Для вывода на экран аварийных ситуаций на экран добавляется элемент «Текст» (рисунок 32).

Вывод ошибки
Рисунок 32 — Вывод ошибки

Чтобы элемент не отображался при отсутствии ошибок необходимо в параметрах объекта установить галочку «Управлять видимостью из FBD».

За каждый тип аварии отвечает определенный бит регистра 001Bh.

В соответствии с номером бита и названием аварии заполняются строчки (рисунок 33).

Параметры элемента «Ошибки»
Рисунок 33 — Параметры элемента «Ошибки»

В результате должна получится визуализация, представленная на рисунке 34.

Визуализация
Рисунок 34 - Визуализация

3.6 Управление ПЧ с панели контроллера

Для связывания визуальной части (сделанной в SMArt) и программы ПЛК (FBD-проекта) служат переменные, которые находятся в UI-проводнике (рисунок 35).

Открытие UI-проводника
Рисунок 35 — Открытие UI-проводника

Элемент «Задание частоты» необходимо переместить на рабочее поле и соединить с входом макроса «Частота ПЧ» (рисунок 36).

Подключение элемента «Задание частоты»
Рисунок 36 — Подключение элемента «Задание частоты»

К макросу «Управление ПЧ» необходимо подключить ранее созданные в SMArt кнопки «Стоп», «Пуск», «REV» «FWD» (их также необходимо переместить из UI-проводника) (рисунок 37).

Подключение кнопок
Рисунок 37 — Подключение кнопок

Для обработки регистра аварий ко входу «Значение селектора» элемента «Ошибки» необходимо подключить сетевую переменную «Аварии», а ко входу «Видимость» подключить выход «Индикация аварии» макроса «Аварии» (см. рисунок 38).

Подключение индикации ошибок
Рисунок 38 — Подключение индикации ошибок

Для подключения индикаторов «Состояние ПЧ» и «Направление вращения» необходимо обработать сигнал сетевой переменной «Монитор состояния», выделив из него требуемые биты (блоком «reg16‑>bits» (раздел «Преобразования типов»).

Состояние битов из типа bool нужно преобразовать в int с помощью блока «bool->int» (раздел «Преобразования типов»).

Чтобы не загромождать рабочее поле можно модернизировать макрос «Статус ПЧ» (рисунок 39).

Обновленный макрос «Статус ПЧ»
Рисунок 39 — Обновленный макрос «Статус ПЧ»

К обновленному макросу требуется подключить индикаторы «Состояние ПЧ» и «Направление вращения» (рисунок 40).

Подключение индикаторов
Рисунок 40 — Подключение индикаторов

Для отображения фактической частоты и выходного тока необходимо подключить блоки к соответствующим макросам (рисунок 41).

Подключения блоков вывода частоты и тока
Рисунок 41 — Подключения блоков вывода частоты и тока

В результате, программа должна приобрести вид, показанный на рисунке 42.

Программа
Рисунок 42 — Программа

3.7 Запись программы в контроллер

Для проверки программы необходимо загрузить программу к контроллер и включить режим отладки. Для этого необходимо нажать соответствующую кнопку (см. рисунок 43).

Загрузка проекта и подключение для отладки
Рисунок 43 — Загрузка проекта и подключение для отладки

Во время отладки на входах и выходах блоков и макросов отображаются текущие значения.

В режиме отладки программа имеет вид, представленный на рисунке 44.

Режим отладки
Рисунок 44 — Режим отладки

Экран контроллера в режиме отладки представлен на рисунке 45.

Экран контроллера в рабочем режиме
Рисунок 45 — Экран контроллера в рабочем режиме

Для отключения режима отладки необходимо нажать соответствующую кнопку (см. рисунок 46).

Выключение режима отладки проекта
Рисунок 46 — Выключение режима отладки проекта

Заключение

В данной статье описана процедура организации управления преобразователем частоты ELHART EMD-Mini с помощью программируемого логического контроллера Segnetics SMH4. На основе данного примера можно сделать собственные, более сложные алгоритмы управления преобразователем.

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Рыбчинский М.Ю.


 Наверх
Используя этот веб-сайт, Вы даете согласие на обработку файлов cookie, пользовательских данных в целях корректного функционирования сайта и проведения статических исследований.