基于Modbus總線(xiàn)和ACS600交流變頻器實(shí)現(xiàn)胎面冷卻聯(lián)動(dòng)裝置的改造

引言

寧夏銀川中策（長(zhǎng)城）橡膠有限公司二車(chē)間10#擠出聯(lián)動(dòng)裝置是1988年自行設(shè)計(jì)的一套胎面冷卻聯(lián)動(dòng)裝置，電氣部分使用的是老式Z2系列直流電動(dòng)機(jī)和調(diào)壓器統(tǒng)一調(diào)壓調(diào)速方式，由于電動(dòng)機(jī)是非閉環(huán)控制，且直流調(diào)速本身的局限性，受電網(wǎng)電壓影響較大，其速度穩(wěn)定性較差，因此，各水槽之間速度難以協(xié)調(diào)，已不能滿(mǎn)足新產(chǎn)品工藝要求，影響產(chǎn)品質(zhì)量提高，因此決定對(duì)原電氣系統(tǒng)全部進(jìn)行改造以滿(mǎn)足工藝要求并提高成品率。

1、 系統(tǒng)組成

ABB公司新提供的變頻器為交流電動(dòng)機(jī)提供了高超的性能，由于采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)，推出的ACS600交流變頻器可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鼠籠電機(jī)進(jìn)行精確的速度和轉(zhuǎn)矩控制，并且不需增加成本及繁雜的脈沖編碼器反饋，DTC直接轉(zhuǎn)矩控制是交流傳動(dòng)領(lǐng)域電機(jī)控制方式的一次革命，它從零速開(kāi)始不需使用電機(jī)軸上的脈沖編碼器反饋就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制，開(kāi)環(huán)動(dòng)態(tài)速度控制精度可以達(dá)到閉環(huán)磁通矢量控制的精度，直接轉(zhuǎn)矩控制對(duì)交流傳動(dòng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)最優(yōu)的電機(jī)控制方法，它可以對(duì)所有交流電機(jī)的核心變量進(jìn)行直接控制，它開(kāi)發(fā)出交流傳動(dòng)前所未有的能力并給所有的應(yīng)用提供了益處。

另外，ACS600交流變頻器可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)MODBUS總線(xiàn)與外部控制系統(tǒng)通訊。ACS600的控制信號(hào)可全部來(lái)自MODBUS，也可部分來(lái)自串行通訊，部分來(lái)自其他的控制通道。

因此，在系統(tǒng)的組成上我們選擇了ABB公司的ACS600交流變頻器，并選用LG公司PLC MASTER K80作為上位機(jī)對(duì)ACS600變頻器進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的工藝要求。ACS600交流變頻器具有模擬量輸入和數(shù)字量輸入通道，并支持MODBUS總線(xiàn)協(xié)議，為了提高系統(tǒng)的靈敏度、精確度和穩(wěn)定性，我們把系統(tǒng)硬件通過(guò)MODBUS總線(xiàn)協(xié)議組成了一個(gè)局域網(wǎng)：PLC作為主站，所有的ACS600變頻器作從站，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

ACS600有兩個(gè)串行通訊口（或通道）通道0和通道1。通道1是標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS，通訊參數(shù)由用戶(hù)自己設(shè)定，如果想通過(guò)MODBUS控制ACS600，那么起停指令和（或）頻率給定等參數(shù)，必須設(shè)定為有通道1控制。通道0專(zhuān)門(mén)用于操作盤(pán)。

要實(shí)現(xiàn)MODBUS總線(xiàn)通訊，首先必須激活MODBUS協(xié)議。ACS600出廠時(shí)通道1并不工作，只有將參數(shù)5005PROTOCOL SEL設(shè)為2（STD MODBUS），通道1的標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議才被激活，如此就可以使用ACS600的缺省通訊參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。通道1的參數(shù)設(shè)定有參數(shù)組50 COMMUNICATION，52 STANDARD MODBUS完成。

5201 STATION NUMBER設(shè)定網(wǎng)絡(luò)中ACS600站號(hào)

5202 COMM SPEED 設(shè)定通訊速度

5203 PARITY 設(shè)定校驗(yàn)和停止位設(shè)定

5003 COMM FAULT TIME 設(shè)定通訊故障延時(shí)

5004 COMM FAULT FUNC 設(shè)定通訊故障功能

5005 PROTOCOL SEL 通訊協(xié)議選擇（設(shè)為STD MODBUS）

為了實(shí)現(xiàn)MODBUS控制，必須設(shè)定AC600的起停命令和（或）頻率給定來(lái)自串行通訊，同時(shí)把ACS600設(shè)為遠(yuǎn)程控制。

在軟件上，控制程序是用LG公司隨機(jī)附帶的軟件KGL-WIN編寫(xiě)，非常方便。

PLC（主站）可以與每個(gè)變頻器（從站）通信，并對(duì)各從站進(jìn)行訪問(wèn)、數(shù)字量輸入的給定，通過(guò)讀取各變頻器的狀態(tài)字查詢(xún)各從站狀態(tài)。通過(guò)邏輯、定時(shí)、計(jì)算、數(shù)學(xué)等運(yùn)算控制輸入輸出點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。

2 、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展而產(chǎn)生的，近年來(lái)，隨著分布式控制產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化的要求和發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，它的特點(diǎn)主要是：可靠性高、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)及系統(tǒng)擴(kuò)展成本低，表現(xiàn)了控制技術(shù)計(jì)算技術(shù)與通信技術(shù)的集成。

以現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)組成的分布實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量的電纜以及相關(guān)的費(fèi)用，而且相應(yīng)的工作更加簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。提高了系統(tǒng)的可靠實(shí)用性，降低了工程的費(fèi)用，所以在控制系統(tǒng)中采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將是未來(lái)的主流。

Modbus總線(xiàn)是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的一種，使用的是RS485并與RS232兼容的半雙工的標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口;其協(xié)議是一種串行的主從通訊協(xié)議，采用的是一種主從通訊技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)設(shè)備能夠（稱(chēng)為主機(jī)）建立協(xié)議（稱(chēng)為查詢(xún)），其他的設(shè)備（稱(chēng)為從機(jī)）只能通過(guò)提供數(shù)據(jù)響應(yīng)主機(jī)的查詢(xún)，或根據(jù)查詢(xún)做出相應(yīng)的動(dòng)作。主機(jī)一般包括主處理器和可編程的控制盤(pán)/從機(jī)一般包括可編程控制器等。

3、 系統(tǒng)功能

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求編寫(xiě)控制程序，本系統(tǒng)具有以下功能：

（1） 整條聯(lián)動(dòng)線(xiàn)的就緒聯(lián)鎖控制功能，即首先檢驗(yàn)個(gè)電機(jī)狀態(tài)是否準(zhǔn)備就緒，并給于指示，以確定系統(tǒng)是否可以啟動(dòng);

（2）傳動(dòng)的啟動(dòng)停止聯(lián)鎖控制功能;

（3）聯(lián)動(dòng)/單動(dòng)切換功能。操作人員隨時(shí)調(diào)整整條聯(lián)動(dòng)線(xiàn)的速度和對(duì)每一條聯(lián)動(dòng)帶速度進(jìn)行微調(diào)，且可以是速度無(wú)擾切換;

聯(lián)動(dòng)方式，操作人員可以對(duì)整條聯(lián)動(dòng)線(xiàn)的速度進(jìn)行升/降速調(diào)整;

單動(dòng)方式，操作人員可以對(duì)聯(lián)動(dòng)線(xiàn)其中每一條聯(lián)動(dòng)帶的速度在原來(lái)聯(lián)動(dòng)速度基礎(chǔ)上進(jìn)行升/降速調(diào)整，并可無(wú)擾切換回聯(lián)動(dòng)方式。

（4）運(yùn)行指示功能;

（5）故障指示功能;

（6）速度指示功能;

（7）急停聯(lián)鎖控制功能。

4、 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)自調(diào)試投產(chǎn)以來(lái)，各聯(lián)動(dòng)帶的速度的精確度和靈敏度都得到了很大的提高，且受外界因素的影響明顯減小，運(yùn)行穩(wěn)定，準(zhǔn)確控制橡膠生產(chǎn)所需要的工藝，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都得到了很大的提高，取得明顯經(jīng)濟(jì)效益。

責(zé)任編輯：gt