Введение

Применение программируемых логических контроллеров (ПЛК) совместно с преобразователями частоты (ПЧ) в современных системах автоматизации позволяет решать наиболее сложные задачи по управлению электродвигателем. Реализовать управление частотным преобразователем с контроллера возможно несколькими способами, один из которых - управление по цифровому интерфейсу RS-485. В данной статье будет рассмотрено подключение преобразователя частоты ELHART EMD-MINI к программируемому логическому контролеру Delta DVP14SS211R, настройка связи по интерфейсу RS-485 и протоколу Modbus RTU, приведен пример управляющей программы для контроллера, реализующую обмен данными и управление преобразователем частоты.

1. Техника безопасности

2. Подключение ПЧ и ПЛК

В данном примере для подключения преобразователя частоты к промышленному программируемому контроллеру используется порт COM2. Необходимо соединить клемму «+» порта контроллера с клеммой «RS+» преобразователя частоты и клемму «-» с клеммой «RS-» соответственно. Схема подключения изображена на рисунке 1.

3. Настройка сетевых параметров ПЧ EMD-MINI

В преобразователе частоты необходимо установить параметры согласно таблице 1.

4. Адресация регистров ПЧ EMD-MINI

В данном примере будет рассмотрено чтение регистров состояния привода, текущей выходной частоты, состояния дискретных входов и дискретного выхода, запись команды управления приводом и задание выходной частоты. Адреса и описание регистров представлены в таблице 2.

Если необходимо использовать другие регистры, их адреса можно узнать по номеру параметра, указанного в руководстве по эксплуатации. Номер параметра соответствует адресу регистра в шестнадцатеричном формате, например:

• параметр P003 (выходной ток) - 0003h;
• параметр P107 (время ускорения) - 006Bh;
• параметр P108 (время замедления) — 006Сh.

Например, чтобы подать преобразователю частоты команду на пуск электродвигателя в прямом направлении, необходимо в регистр 2000h записать значение 1010b или число 10 в десятичном формате, а для запуска в обратном направлении - число 0110b или 6 в десятичном формате. Частота задается в регистре 2001h. Для того чтобы установить частоту вращения 30 Гц, в регистр необходимо записать число 300 в десятичном формате.

5. Программирование промышленного контроллера Delta

В данном примере будет описан процесс создания управляющей программы для ПЛК в среде WPLSoft на языке лестничных диаграмм (LD).

5.1. Конфигурация порта COM2

В первую очередь необходимо произвести настройку порта COM2 контроллера. Пример программы для настройки порта представлен на рисунке 2.

М1002 включается один раз при включении контроллера.

D1120 - конфигурация порта COM2. В преобразователе частоты EMD-MINI были установлены следующие настройки связи: скорость 9600 бод, 8 бит данных, контроль четности отсутствует, 1 стоповый бит. Такие же настройки необходимо установить для порта COM2 контроллера. Значения битов для регистра D1120 представлены в таблице 3.

В таблице 4 показано, как формируется значение для регистра D1120 с использованием данных из таблицы 3.

В результате в регистр D1120 необходимо записать число 10000001b, предварительно переведя его в шестнадцатеричный формат - 81h. Также можно воспользоваться встроенным в WPLSoft калькулятором в разделе Help>Auxiliary Editing>Protocol⇔Setting Code (рисунок 3).

В полях слева необходимо выбрать конфигурацию протокола и нажать на стрелку вправо. В поле справа будет число в шестнадцатеричном формате, которое нужно записать в D1120.

М1143 - реле выбора режима ASCII/RTU. Если оно включено, то используется режим RTU, если выключено - режим ASCII.

D1129 - настройка времени ожидания ответа в миллисекундах. Если время ожидания ответа будет превышено, включится специальное реле М1129. В данном примере время ожидания составляет 300 миллисекунд.

М1120 - сохранение параметров связи для порта COM2.

5.2. Инициализация и создание очереди запросов

После настройки коммуникационного порта ПЛК необходимо добавить в программу инициализации два регистра и записать в них значения, как это показано на рисунке 4.

В регистре D0 будет находится значение установленной частоты, в регистре D1 - команды управления приводом. В данном примере после запуска контроллера в преобразователь частоты будет отправляться задание частоты 30 Гц и команда «Стоп».
Так как преобразователи частоты включаются медленнее чем промышленные контроллеры, то необходимо выждать некоторое время перед началом процедуры обмена по интерфейсу RS-485. В данном примере эту задержку реализует таймер T0 и задержка составляет 1 секунду.

Инструкции "LD<>" и внутренние реле М20 и М21 будут необходимы для отправки запроса на запись при изменении содержимого регистров D0 и D1.

Преобразователь частоты EMD-MINI поддерживает чтение Modbus-командой 03 и запись командой 06, поэтому для обмена данными удобно использовать инструкции MODRD для чтения и MODWR для записи. Так как в программе будет применяться несколько инструкций обмена данными, необходимо разделить их выполнение по времени так, чтобы в каждый момент выполнялась только одна из инструкций. Пример возможной реализации очередности запросов приведен на рисунке 5.

По истечении времени задержки включается выход таймера Т0 и происходит сравнение значения счетчика С0 с константой. При совпадении включается одно из внутренних реле M1 - M5, которые служат условием выполнения инструкций MODRD и MODWR. Для начала обмена данными необходимо включить специальное реле M1122, после чего будет выполнена одна из инструкций чтения или записи.

5.3. Чтение регистров и преобразование данных

Первыми по порядку будут исполняться инструкции MODRD - чтение регистров. При значении счетчика С0=0 выполнится первая инструкция MODRD. В этой инструкции необходимо указать следующие параметры:

Адрес устройства – 1 (значение К1);
Адрес регистра – 2 (значение Н2), текущая выходная частота;
Длина данных – 1 (значение К1), количество считываемых регистров.

Далее находятся еще две инструкции чтения – регистра состояния ПЧ (H1C) и регистра состояния дискретных входов и дискретного выхода (H16).

При работе инструкции MODRD считанные данные сохраняются в регистры D1070-D1076, как показано в таблице 5.

Как видно из таблицы, данные записываются в младшие байты регистров D1070-D1076 и для дальнейшего использования данные необходимо преобразовать и поместить в один регистр. Пример реализации преобразования приведен на рисунке 6.

При срабатывании специального реле М1127 (завершение приема данных) происходит преобразование с помощью инструкции DTM. Младшие байты из регистров D1073 и D1074 объединяются и значение пересылается в регистр D3. Те же преобразования будут сделаны и для следующих двух инструкций чтения, после чего преобразованные данные будут помещены в регистры D4 и D5 соответственно.

При срабатывании специального реле М1127 или флагов ошибок приема или передачи (М1129, М1140 и М1141) происходит увеличение значения счетчика C0 и переход к следующей инструкции чтения или записи.

5.4. Запись регистров

Пример записи регистров приведен на рисунке 7. Если значение регистров D0 или D1 изменяются, то срабатывают реле М20 или М21 и происходит исполнение соответствующей инструкции MODWR.

Порядок записи параметров инструкции MODWR:

Адрес преобразователя частоты - 1 (значение К1);
Адрес регистра - 2001 (значение Н2001), регистр, в который будет производиться запись;
Источник данных для записи - регистр D0.

Данные из регистра D0 записываются в регистр H2001, из D1 - в регистр Н2000. После успешной записи данные из регистра D0 копируются в регистр D10, а из регистра D1 - в регистр D11, реле M20 и М21 сбрасываются (рисунок 8).

5.5 Работа с битовыми значениями

Так как данные состояния дискретных входов и дискретного выхода считываются целым регистром, необходимо из считанного значения выделить нужные биты. Сделать это можно с помощью инструкции BLD - установка состояния нормально открытого контакта по заданному биту. Инструкция имеет следующий формат записи:

На рисунке 9 приведен фрагмент программы, где в регистрах D4 и D5 проверяется состояние определенных битов и затем их значения присваиваются внутренним реле М6-М12.

Например, в регистре D5 находятся данные, считанные из регистра 0016h преобразователя частоты. Значение K0 означает, что проверяется состояние входа FWD.

Все полученные значения из регистров преобразователя частоты EMD-MINI приведены в таблице 6.

5.6. Практический пример

Нередко встречаются задачи, в которых необходимо осуществлять пуск на фиксированной частоте и остановку трехфазного асинхронного электродвигателя с программируемого логического контроллера, а также иметь возможность осуществлять локальное управление с кнопки. Для решения данной задачи следует произвести подключение кнопок, как показано на рисунке 10.

Также необходимо добавить в начало программы несколько инструкций (рисунок 11).

Внутреннее реле М8 - дискретный вход FWD преобразователя частоты, состояние которого считывает ПЛК по интерфейсу RS-485. К нему подключена кнопка c нормально открытым контактом без фиксации.

Х0 - вход ПЛК DVP14SS211R к которому подключена такая же кнопка. Инструкция ALTP инвертирует состояние внутреннего реле М30 каждый раз, когда включается М8 или X0. В результате, при нажатии на любую из кнопок произойдет запуск электродвигателя на частоте 30 Гц, при повторном нажатии – остановка.

Заключение

Рассмотренный в данной статье пример показывает процедуру организации управления преобразователем частоты ELHART EMD-MINI c помощью программируемого логического контроллера DELTA DVP14SS211R. На основе этого примера можно создавать собственные, более сложные алгоритмы управления электроприводом.

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Зинин Н.В.