摘要：介紹以歐姆龍PLC作為主站，通過RS-485總線與14臺歐姆龍3G3MZ系列變頻器串行通訊，實現通風機變頻器調速監控系統。詳細描述風機變頻調速的驅動機理，系統的硬件構成，PLC與變頻器之間的通訊實現方法，闡明了該網絡控制調速系統與一般模擬量控制調速系統相比的優越性．給出了系統框圖以及PLC 系統的軟件實現方法。實用證明其抗干擾性好，可靠性高，實用性好。 關鍵詞：PLC；RS-485；變頻調速；模擬量 中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A Abstract: Recommend regarding Omron PLC as the main website, pass RS-485 bus and 14 3G3MZ series serial news reports of frequency converter of Taiwan Omron, and realize the frequency converter of the ventilator adjusts the monitoring system of the speed. Describe the frequency conversion of the air blower adjusts the drive mechanism of the speed, the systematic hardware forms in detail, PLC and communication implementation method of frequency converter, expound network this control, transfer speed to be systematic to control, transfer superiority that speed compares systematically with general analog quantity. Provide the systematic block diagram and PLC system software implementation method. It proves its anti-interference is good, dependability is high, practicability is good that practical. Key words: PLC，RS-485，Variable Voltage Variable Frequency，Analog 0 引言 風機設備在工業控制中應用廣泛。傳統的風機控制是全速運轉，即不論生產工藝的需求大小，風機都提供出固定數值的風量，而生產工藝往往需要對風速、風量進行控制和調節。最常用的方法則是通過調節風門或擋板開度的大小來調整受控對象，這樣，就使得相當多的能量以風門、擋板的截流損失消耗掉了。 隨著交流調速技術的不斷改善，變頻技術的不斷發展，利用變頻器進行調速越來越廣泛。普通電動機采用變頻調速后，在其拖動負載無須任何改動的情況下，即可以按照生產工藝要求調整轉速輸出。因此風機設備完全可以用變頻器驅動的方案取代風門、擋板控制方案，從而降低電機功耗，達到系統高效運行的目的。 1 風機變頻調速驅動機理[1] 眾所周知，用變頻器輸出頻率可調的交流電壓作為風機的電源電壓，可以方便地改變風機的轉速。從風機負載特性可看出，風機的機械特性具有二次方律特征，即轉矩與轉速的二次方成正比例變化。在低速時由于流體的流速低，所以負載的轉矩很小，隨著電動機轉速的增加，流速加快，負載轉矩和功率 分別為二次方律負載的轉矩常數和功率常數。 因此，當被控對象所需風量減小時，采用變頻器降低風機的轉速 ，會使電動機的功耗大大降低。 2 硬件設計 （1）PLC選型及I/O地址分配 為滿足風機控制系統的可靠性和良好的控制精度與穩定性，我們選擇歐姆龍CP1H系列40點晶體管輸出PLC，外部擴展一個40點繼電器輸出的CPM1A-40EDR模塊為基本單元。 系統根據各樓層中排毒柜的狀態對各變頻器進行控制，排毒柜共37個，手動/自動開關一個共38個輸入點。輸出控制14臺變頻器的狀態顯示、報警信號（晶體管輸出）及變頻器啟/停（繼電器輸出）。 （2）變頻器選型 選用歐姆龍3G3MZ系列變頻器。SYSDRIVE 3G3MZ系列是一種搭載矢量控制的高性能變頻器。由于搭載了電機的自動調整功能，因此能比V/f 控制更簡單地運用矢量控制實現強大的控制。并且標準搭載RS485 ，另外，通過增加選件可以對應各種網絡，還能提供與PLC 連接的系統構筑所需要的更進一步的控制。變頻器單體中的單相200VAC 型和3 相400VAC 型內置了對應CE 規格的噪音濾波器，現有機型搭載可拆卸操作器，PID 控制、節能控制等豐富功能。 （3）觸摸屏選型 歐姆龍NT5Z系列觸摸屏為整個系統的操作設置顯示單元。在觸摸屏上可通過不同畫面將PLC內部數據、輸入輸出狀態、變頻器的各參數及狀態、報警信息等顯示出來，實時監控全機的工作狀態，除了顯示功能外，還可以根據現場的情況，通過觸摸屏設置和修改PLC內部的一些需要用戶設定的參數。通過人機界面可直接觀察到變頻器的工作狀態，對變頻器進控制系統行實時的監控。其系統的結構圖如圖1所示。 [align=center] 圖1 系統結構圖 Fig.1 Systematic structure chart[/align] 3 軟件設計 3.1 手動、自動運行模式 （1） 手動運行 當系統上電，控制面板上的雙向開關打到手動方式，系統處于手動運行狀態。手動運行畫面如圖2所示。系統處在手動運行時，不論變頻器是否運行，通過頻率輸入框輸入變頻器的頻率值，頻率值即寫入變頻器。可寫范圍0～50HZ。按下啟停按鍵控制變頻器的啟停。注意：系統處在自動運行時，手動畫面的“啟停”和頻率輸入無效。 手動運行方式主要供檢修及變頻器故障時用，正常情況下系統工作在自動模式。 [align=center] 圖2 手動運行畫面 Fig.2 Automatic operation picture[/align] （2）自動運行 當系統上電，控制面板上的雙向開關打到手動方式，系統處于自動運行狀態。系統自動根據用戶打開的排毒柜的數量計算變頻器的赫茲數，在系統實際運行過程中，用戶可以根據實際情況，通過設置啟動頻率調整變頻器的運行頻率，設置啟動頻率不影響自動運行的正常運行。自動運行畫面，如圖3所示。 [align=center] 圖3 自動運行畫面 Fig.3 Automatic operation picture[/align] 系統處在自動運行狀態，各變頻器的頻率由系統自動計算，說明： ① 7P1、7P2、7P3、6P1、6P2、5P1、5P2、5P3、5P4的頻率由輸入的排毒柜狀態自動計算。 ② 9P1的頻率由輸入5P2、5P3、6P1、7P1、7P2的排毒柜狀態計算。 ③ 9P2的頻率由輸入5P1、5P4、6P2、7P3的排毒柜狀態計算。 ④ 7X1的頻率由輸入7P1、7P2、7P3的排毒柜狀態計算。 ⑤ 6X1的頻率由輸入6P1、6P2的排毒柜狀態計算。 ⑥ 5X1的頻率由輸入5P1、5P2、5P3、5P4的排毒柜狀態計算。 3.2 PLC與變頻器通信[7] （1）通信連接 CP1H側使用CP1W-CIF11，CP1W-CIF11開關設定: ① 1=ON（終端電阻）; ② 2,3=ON（RS485方式）; ③ 5=ON（不要echo back數據）; ④ 6=ON（RS485方式）。 （2）變頻器基本參數設置[6]： ①“n0.02”禁止選擇變更參數：設定為“9” ，最高頻率50HZ時的初始化。 ②“n2.00”頻率指令選擇：設定為“4” ，RS485通信發出的頻率指令有效。 ③“n2.01”運轉指令選擇：設定為“1” ，控制回路端子操作的STOP鍵也有效。 ④“n2.05”接通電源/切換運轉指令后的運轉選擇：設定為“2” ，接通電源后有效/切換運轉指令后有效。 ⑤“n9.00”RS485通信從站地址：設定從站地址。 ⑥“n9.02”RS485通信錯誤檢出時的動作：設定為“0” ，顯示警告繼續運轉。 （3）CP1H程序設定[7] 為了使用方便，歐姆龍推出了支持3G3MZ、3G3RV、3G3MZ這幾款變頻器通信的功能塊，適用于歐姆龍的CS1/CJ1（CPU需V3.0及以上）系列的通信板和通信單元（需支持串口網關功能的版本）以及CP1H的內置通信口，端口協議選為Serial-Gateway。功能塊使用如下表1。 [align=center]表1 功能塊使用表 Tab.1 Function block the use of table [/align] 必須使用Refresh功能塊，所有的其他功能塊都是以該功能塊為基礎進行通訊的具體參數設定如下。 CP1H設定Uint selection設定為＃CCCC，對于SCB設定為＃BBBB，對于SCU設定從&0-&15 對于Scan list No設定如下：Bit0對應廣播，Bit1對應01站，Bit2對應02站，如果同時連接01和02站，那么設定00000006，在通訊過程中不能修改該參數，否則導致不可預測結果。 其中I/F Area ID，讀寫變頻器的參數2個字 和Message Area ID 命令發送響應狀態，但是當調用其他功能塊時需要設定相同的區域和地址。Refresh功能塊如圖4所示。 [align=center] 圖4 Refresh功能塊 Fig.4 Refresh Automatic operation picture [/align] 4 結束語 本套方案中，完全通過PLC的485總線控制多臺變頻器。可在線對各個電機的運轉速度進行監控與設置，同時由于變頻器和PLC安裝于相隔較遠的地方，也減少了變頻器對PLC的干擾。該系統具有硬件簡單、可靠性高、抗干擾性強、實用性好等優點。 參考文獻 [1] 史增芳，姜巖蕾，黃宗建.基于變頻技術的風機調速系統[J].工礦自動化，2007.1：97-99 [2] 李彬,符永逸. 多變頻器的總線控制[J].微計算機信息，2006.8：18-20 [3] 鐘肇新.《可編程控制其原理及應用》[M]. 華南理工大學出版社，2004 [4] 劉震.PLC在三相交流畀步電動機變頻調運中的應用[J].工礦自動化，2005.10（5）：69-70 [5] 吳偉，鄔冠華，喻金科.基于RS-485的PLC與多臺變頻器通信的實現及應用.自動化儀表，2005，26（9）：55-57 [6] 歐姆龍3G3MZ的操作手冊 [7] OMRON CP1H編程手冊 第一作者 周紅麗，女，1982年生，現為青島理工大學計算機工程學院在讀碩士研究生，主要研究方向為計算機控制與檢測系統的設計。 聯系方式：山東青島四方區撫順路11號青島理工大學284信箱 聯系作者：周紅麗 地址：山東青島四方區撫順路11號青島理工大學284信箱 郵編：266033 E-mail:zhl19820126@126.com 電話：0532-85071298