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1、摘要：本文讲述利用台达 PLC 和变频器通过通讯功能实现的定位控制的应用。通过此案例讲述了 PLC 的高速计数器的使用方法和 PLC 和变频器的通讯的实现。关键词：PLC 变频器 高速计数器 通讯 定位控制Abstract: The paper introduce the position control with Deltas PLC and Inverter which use the Communication function。Also in this paper presents the application of the PLCs High-speed counter and c
2、ommunication with Inverter。KEY WORD: PLC Inverter High-speed Counter Communication Position control1 引言当今自动化控制产品日新月异，相同功能的实现有各种各样不同的方式。比如很多设备上都要使用的定位控制的实现就有很多种方法。有的利用单片机结合伺服系统实现定位控制；有的使用 PLC 高速脉冲输出功能或配定位单元结合伺服系统实现；还有的利用变频器的多段速控制来实现定位控制。但不同的定位控制系统有不同的特点，成本也有很大的差异，于是针对不同的设备对精度和响应速度的要求，选用合适的定位控制系统以实现最优
3、的性价比就非常必要。本文介绍一个高性价比的，应用台达 PLC 的高速计数器和与变频器通讯的功能来实现的定位控制的例子。2 控制实例切纸机械是印刷和包装行业最常用的设备。其完成的最基本动作是:把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切。其控制的核心就是一个单轴的位置控制。我们已经成功的利用 PLC 对变频器的端子进行控制，实现多段速调速，从而完成这个单轴控制。因为考虑到控制成本和操作的方便性，我们又应用台达的 ES PLC 和 VFD-B 变频器通过通讯来实现这个位置控制。3 系统的构成PLC 作为控制的核心，主要用来接收编码器的反馈信号实现对当前位置的检测，通过和设定值的比较用通讯功能来控制变频
4、器的输出频率从而实现精确定位。同时通过 HMI 可以方便的设定 PLC 的一些内部寄存器值进行人机交互，并且变频器的工作频率可以在 HMI上方便修改和直观显示。台达的 DVP 系列 PLC 都具有两个通讯口，COM1 是RS232,COM2 是 RS485，支持 ModBus ASCII/RTU 通讯格式，通讯速率最高可达115200bps，两通讯口可以同时使用。所以无需用任何扩展模块就可以实现既可连接用于参数设置的人机界面又可用通讯的方式控制变频器等其它设备。并且 DVP 系列 PLC 提供了针对 ModBus ASCII/RTU 模式的专用通讯指令，这样在编写通讯程序时就可以大大简化，无需
5、像用串行数据传送指令 RS 那样要进行复杂的校验码计算和遵循复杂的指令格式。台达的 VFD 系列变频器内建有单独的 RS-485 串联通讯界面，并且也遵循 MODBUS ASCII/RTU 通讯格式（VFD-A 系列除外）。基与这些特点我选用了性价比优异的 DVP ES PLC 和 VFD-B 变频器。整个系统的结构图如图一所示。图一：控制系统框图4PLC 的 I/O 分配由于使用了通讯控制，可以省去用于控制变频器的五个输出点，PLC 输出点的使用减少了。因此选用了 DVP14ES00R2 和一个扩展模块 DVP08XM11N。I/O 点的分配见表 1。需要注意的是 DVP14ES PLC 的
6、扩展模块地址输入点是从 X20 开始，输出点是从 Y20 开始。表 1：PLC I/O 分配表 5 ES 系列 PLC 的高速计数器的应用此工程中所选编码器分辨率为 500p/r，机器原系统配置编码器分辨率为 200p/r，理论精度比过去提高两倍以上。电机为 1450r/min，传动系统减速比为 2.4。由此可计算出额定转速下编码器输出的最高脉冲频率为：1450r/min60s/min2.4500P/R5KHz。尽管台达 ES 系列的高速计数器功能不算强大，其 X0 和 X1 可以接受的最高频率为20K Hz 的脉冲，但在这个系统中还是足以胜任的。为了简化程序中的计算，采用了两个高速计数器 C
7、235 和 C236。C235 通过计算所有前进后退的脉冲数，再进行换算后用于显示进给机构的当前位置，此功能实现的程序段见图 2 所示。其程序中的 M45 和 M47 用于滤除定位完成后裁切过程中或其它震动造成的编码器输出的误脉冲，以实现位置的精确性。图 2：实现显示当前位置的高速计数程序段C236 用于进行精确定位。定位过程是这样的，每次进给机构需要定位工作时，通过计算把需要的脉冲数送到 C236，不论进给机构前进还是后退，C236 进行减计数，同时对C236 中的数值进行比较，根据比较结果控制变频器的输出频率，实现接近设定值时进给速度变慢的三段速度控制，从而达到精确定位。精确定位时的高速计
8、数器程序如图 3 所示。其中 M83、M84 用来触发写变频器运转方向的数据，M85、M86，M87 都用来触发写变频器运转速度的数据。图 3：定位控制时的高速计数器程序6 PLC 和变频器通讯的实现台达 DVP 系列 PLC 的每一个通讯口都对应有相关的特殊寄存器 D 和特殊继电器 M，以进行通讯相关的参数设置和信息的传送。此工程中要使用的 COM2 对应的主要特特M 及其意义见表 2。表 2：特殊寄存器和特殊继电器的意义此工程中变频器需要设定的参数及说明见表 3。在进行变频器的通讯控制时必需设定这些参数，并且设定值要和 PLC 的 D1120 值设置一致。其它未设置的参数可以按出厂默认值即
9、可。表 3：变频器参数设置表当 PLC 对变频器通讯进行数据的写入和读出时，就需要知道变频器所定义的相关功能的地址。然后依据这些地址进行数据写入和读出，才能实现对变频器的控制。VFD-B 系列变频器定义的本通讯实例中需用到的字址及其意义如表 4 所示。根据此表可以知道，当需要变频器以 20Hz 正向运转时，就只需在变频器通讯相关的参数字址 2000H 写入：0000 0000 0001 0010，即十六进制的 H12 或十进制的 K18；在 2001H 中写入 K2000。表 4：变频器的通讯参数字址定义此工程中通讯程序段如图 4 所示。7 结论通过上述的改造过程，完全恢复了切纸机的功能，试用
10、几个月以来运行非常稳定。PLC 对变频器的通讯控制响应速度非常快，加减速的过程和停机命令执行迅速，完全不会因通讯控制而有丝毫迟滞现象，可见通讯控制完全替代了硬接线的端子控制，不仅降低了成本，而且操作更方便，性价比更优异。也证明了台达的 PLC 和变频器的通讯功能非常强大和好用。参考文献：1.PLC 应用技术手册（程序篇）,中达电通2. VFD-B 变频器手册，中达电通SB70 变频器在位置控制中的应用森兰变频器在各种行业应用广泛，今天我们来看变频器在电动机位置控制中的应用，用案例说话，生动的展现变频器技术在实际应用中的疑难问题。在电动机调速系统中，需要控制负载的位置或角度。简单的位置控制仅在停
11、止时对准位置目标，高级的位置控制要求较高的动态跟踪性能。SB70 变频器内置的通用的功能模块、丰富的可编程单元以及各种灵活的接口为实现位置控制提供了基础，现开发了点对点位置控制、脉冲频率作给定的位置控制。SB70 有 2 个计数器，均可实现高速正交计数功能，且计数器 2 的增计数输入具有电子齿轮，便于使用中位置给定的放大、缩小。下面以 2 个应用实例介绍一下 SB70 在位置控制方面的应用情况。某钢厂小车往返定位控制沈阳某钢厂生产中，要求小车在08m 来回行走，且要求能够在 8m 处停留，然后再返回；并且为方便用户使用，增加了点动功能；增加 0 位置附近的接近开关可以消除计数器 1 的累积误差
12、；多段速 1 作为爬行速度可以提高定位精度。本方案使用了计数器的高速正交计数功能，即对正交编码器 A、B 通道进行增加计数，正转时增计数，反转时为减计数。当计数方向与正反转不一致时，可交换 A、B 通道的接线，也可通过参数 Fd-03“PG 方向选择”进行交换。主要的控制思想是使小车行走的距离固定，并具有可重复性。利用起始位置处的接近开关使计数器预置或清零，来消除小车行进的累积误差。计数器的预置值约等于小车从 0m 到预置接近开关的计数值。需要指出的是 F9-14“设定计数值”要比 8m 处的计数值稍大 5左右，如36000。正转时，通过调节 F9-15“指定计数值”、F4-18“多段频率 1
13、”、 FE-03“比较器1 数字设定”来使小车停在要求的位置，如 8m；必须满足 F9-15/F9-14 要小于FE-03 的设定，如 FE-0395，则 F9-15 取 9036000 32400 。反转时，与上面的相反，Fd-20“指定计数值 2”要小于比较器 2 的数字设定，如：FE-08“比较器 2 数字设定 ”10%，则 Fd-205%360001800 。将多段频率 1 设为 15Hz，实际中可修改。运行过程如下：当小车处于 0 位置时，计数值很小，计数器百分比95，若正转端子 FWD有效，则定时器 1 的输出为 1，起动电机正转，并加速至 F0-00 设定的频率，计数值增加；当计数值增加到“指定计数值”时，数字输出 “指定计数值到达 ”，通过逻辑单元 3 和定时器 4 使电机减速，并以“多段频率 1”的速度爬行；计数值继续增加，计数值百分比95时，比较器1 输出为 0，使定时器 1 输出为 0，内部虚拟 FWD 端子无效，电机减速停机，调整比较器 1 的比较值，可使电机停在要求的位置。反向时，与正转相反。经现场调试及用户反映，满足实际生产需要，并具有较高的位置精度和可重复性。
