基于触摸屏的变频器网络在陶瓷布料系统上的应用

2022.11.02

黄卫华　林伟琼

摘要本文分析了一种基于触摸屏的上位机,通过EIA-485进行组网的变频器网络应用于建筑陶瓷布料系统上,该系统具有良好的稳定性、可扩展性,并能够以较低的成本获得良好的效益。

关键词网络控制,变频器,触摸屏,485网络,布料系统

1 背景介绍

近年来,随着陶瓷工艺的发展,陶瓷砖坯的制作过程变得越来越复杂和多样化,在这一发展过程中,与陶瓷压砖机相配套的布料系统,也扮演着愈加重要的角色,不但对布料功能提出了越来越复杂的要求,而且对布料系统的控制精度和稳定性的要求也越来越高。

传统的布料系统,以液压马达作为驱动力,由于其自身特点,不适合应用在复杂的布料控制中,取而代之的,是采用以交流电动机作为驱动力,以变频器为变频调速方式的布料系统,这种系统易以简单经济的方式获得复杂的功能和更高的性能。众所周知,变频器能适应生产工艺的多方面要求,尤其是在工业自动化控制应用上,是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速节能方案。如今,无论普通一次布料系统还是二次布料系统,大都采用后一种方式进行控制和驱动,其比传统布料系统更易于维护。可以说,变频器技术对布料设备的发展和推广应用有着举足轻重的作用。

举例来说,采用电动机驱动的普通一次布料系统一般都有3～5个电动机,现在较复杂的二次布料系统,其电动机数至少有20～30个,而大于30个的也不在少数,基本上,每个电动机采用1个变频器进行控制,可以说,整个布料系统的性能在很大程度上取决于变频器对电动机控制的好坏。

随着陶瓷布料工艺的发展,布料系统中变频器的操作控制和设置也愈加多样和复杂,能否实现多个变频器的集中监控和管理,将多个变频器组成联网监控系统,方便参数设置,达到对变频器进行远程控制的效果,已经成为衡量布料系统性能的重要指标之一。

一般情况下,像陶瓷布料系统这样节点众多的数据通信系统,都采用总线式串行数据通信方式。这种方式不仅经济,而且除了提供测量控制的状态与数值信息之外,还可传输模拟仪表接线所不能提供的参数调整、故障诊断、阀门开关的动作次数等信息,便于操作管理人员更好、更深入地了解生产现场和自控设备的运行状态,达到优化生产工艺参数、缩短故障检测排除时间、减少劳动强度、提高生产劳动效率的效果。

下面介绍的即是在布料系统上常用的一种——基于触摸屏的变频器网络,现简单说明其工作原理和实现方法。

2系统组成及工作原理

下图所示为基于触摸屏的变频器网络控制系统,采用EIA-485作为通信的物理层接口规范。触摸屏作为中心节点,同时分别连接PLC控制系统和485变频器网络,每个LG变频器是485变频器的一个子节点。其中,触摸屏与PLC的通信方式由触摸屏指定,这是触摸屏最基本的功能;而触摸屏与变频器的连接可能性和连接方式则视触摸屏的功能而定,这里采用的是由HAKKO公司出品的V7 MONITOUCH,其通过第2个通信口,可以直接连接LG变频器,内嵌有连接LG的网络驱动,这样我们就可以通过触摸屏来任意调用或者控制变频器内的参数。当然,我们也可以采用一台PC机作为上位机,通过232到485端口转换,连接485变频器网络,按照LG的通信协议编写驱动,进行网络控制和通信,在此不作详细讨论。

在485网络中,每个节点都具有发送和接收的能力,但在同一时刻,只能有一个节点向总线上发送数据,而EIA-485标准本身只是物理层的接口规范,就是说它只规定了通信应该具备的硬件要求,而对通信来说,这样显然还不够完整,还必须规定通信过程中的网络控制权、链路连接问题。

2.1 网络控制权

在本系统中,采用主从协议管理网络控制权。

网段的一个节点被指定为主节点,其他节点为从节点。由主节点对485总线的占用进行管理,任一时刻都只允许一个节点向总线发送报文。所有从节点只有在得到主节点许可的条件下才能有发送报文的机会。从节点与从节点之间不能直接通信。通信时,主节点对从节点依次逐一轮询,形成严格的周期性报文传输。主节点不停地传送报文给从节点,并等待相应的从节点的应答报文。从节点如果收到了一个正确无误的报文,而且报文中的地址与自己的节点地址相同,则需要应答,才能得到发送报文的机会;如果主节点在规定的时间内收到了应答报文,就表明主节点与从节点之间建立好连接,可以进行数据传输。

2.2 通讯协议及方式

通信协议又称通信规程,是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题作出统一规定,通信双方必须共同遵守,它也叫做链路控制规程。

系统连接的是LG变频器,所以采用LG专用通讯协议(LG-BUS ASCII)。

2.2.1 基本格式

(1) 请求:

(2) 应答回复:

(3) 拒绝应答回复:

2.2.2 说明

以头码‘ENQ尾码‘EOT发送请求。应答回复头码是‘ACK,尾码是 ‘EOT。拒绝回复的应答头码为‘NAK,尾码为‘EOT。

变频器编号(‘Drive No.)是‘I/O 48中的设定值,该编号是两位 ASCII-HEX。

‘CMD:特征字符:

‘Data': ASCII-HEX (例如Data中要发送的值是3000,那么3000转换成HEX(16进制)为‘0‘B‘B‘8h,再转换成ASCII为30h 42h 43h 38h。

‘Error Code: 错误代码,用ASCII(20h-7Fh)码表示。

接收/发送缓冲区大小:发送=39bytes,接收=44 bytes。

监控器注册缓冲区:8 Words。

‘SUM: 用以检测通讯错误。

SUM=(Drive NO.+CMD+DATA)ASCII-(HEX 格式时的低8位)

例如:请求读取地址 ‘3000,相应通信代码为:

SUM =‘0+‘1+‘R+‘3+‘0+‘0+‘0+‘1

= 30h+31h+52h+33h+30h+30h+30h+31h

= 1A7h

如果通信正常,则回复的数据格式如“应答回复”,如果回复的格式如“拒绝应答回复”,则表明通信不正常。

3 硬件连接及参数设定

下面是具体的通讯连接方式及通讯参数设定。

3.1 通讯线的连接

分别先将各变频器的S+端子和S-端子串联,组成网络,然后再将S+和S-连接到触摸屏的MJ2的1和2脚。

触摸屏MJ2的引脚说明:

脚号信号说明

1+sd/rd RS-485+data

2-sd/rd RS-485-data

3.2 触摸屏端通讯参数的设置

(1) 打开温控网络功能TEMP.CTRL/PLC2WAY Comm.Setting;

(2) 选用Use Temp.Control Network/PLC2Way Communication;

(3) 在refer to modular下选中Modular Jack 2的Temp./PLC2Way;

(4) 将Maker中型号选为LG:iG5,参数设定如下:

Baud Rate 19200bps

ParityNone

Retrials3

Time_out time 50*100msec(与变频器默认时间相同)

Send Delay Time 50msec

Return Time 1*10sec

Signal LevelRS-485

Data Length 8bit

Stop Bit1bit

3.3 变频器端通讯参数的设置

运行组[Drive mode]:3(RS485)(由触摸屏控制变频器的运行方向、停止、故障重起等)

运行组[Freq.mode]:5(RS485)(由触摸屏改变运行频率)

I/O-46[Inv.Number]:1-32(多于一台变频器时,不要重复变频器号码)( 触摸屏要访问的站号地址)

I/O-47[Baud Rate]:4:19200(与触摸屏设置对应)

I/O-48[Lost Mode]:0-No action(出厂值)

I/O-49[time out]:50-5.0sec(与触摸屏设置值相同)

I/O-50[Comm.Port]:0-LG专用通讯协议,8 bit

data,No partity,1 stop bit

4 结束语

将触摸屏作为上位机,实施对多个变频器控制、参数调整、状态监控、故障信息反馈等,利用触摸屏良好的人机交换功能,通过帮助信息、介绍说明、动画演示等手段,可对各种工艺参数和故障诊断作详细解释,方便用户使用和理解系统。变频器作为下位节点,与触摸屏进行通讯,由于采用串行方式,系统具有良好的扩展性。另外,采用触摸屏作主节点的方式,可以兼容原有的PLC控制系统。该系统成功应用后,极大地提升了控制系统的网络功能,取得了良好的效果。

参考文献

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