СОПРЯЖЕНИЕ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ …epa.samgtu.ru/sites/epa.samgtu.ru/files/plcfrqconvarefev.pdf(twdlcae40drf), модуль расширения

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Электропривод и промышленная автоматика»

СОПРЯЖЕНИЕ ПРОГРАММИРУЕМЫХ

ЛОГИЧЕСКИХ КОНТРОЛЛЕРОВ

СЕМЕЙСТВА TWIDO С

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧАСТОТЫ

ALTIVAR ФИРМЫ SCHNEIDER ELECTRIC

Учебное пособие

Самара

Самарский государственный технический университет

2011

2

Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ

УДК 681.5

П 78

П78 Сопряжение программируемых логических контроллеров семейства

TWIDO с преобразователями частоты ALTIVAR фирмы

SCHNEIDER ELECTRIC : учебн. пособие. / Сост. В.А. Арефьев. –

Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2011. – 78 с.: 37 ил.

Рассмотрены основы сопряжения программируемых логических кон-

троллеров семейства Twido и преобразователей частоты семейства Altivar

фирмы Schneider Electric.

Подробно разобраны две группы способов сопряжения: сопряжение с

использованием аналоговых и дискретных сигналов, сопряжение посред-

ством информационной сети.

Представлены все аспекты создания систем сопряжения, включая, раз-

работку принципиальных схем сопряжения, конфигурирование преобразова-

теля частоты и программируемого логического контроллера, разработку

управляющих программ для программируемых логических контроллеров на

языке LD, поддерживающих процесс сопряжения. Даны краткие сведения по

интерфейсу RS485 и протоколу Modbus RTU.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специ-

альности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и

технологических комплексов», и для переподготовки инженерно-

технических работников, занимающихся проектированием и эксплуатацией

систем управления, содержащих программируемые логические контроллеры

семейства Twido и преобразователи частоты семейства Altivar компании

«Шнейдер Электрик». Пособие предназначено для более глубокого изучения

ряда разделов дисциплины «Автоматизированный электропривод типовых

производственных механизмов и технологических комплексов» и будет по-

лезно при выполнении лабораторных работ, а также при курсовом и диплом-

ном проектировании.

Р е ц е н з е н т канд. техн. наук А.Л. Мигунов,

В.А. Арефьев, составление,

2011

Самарский государственный

технический университет,

2011

3

1. ВВЕДЕНИЕ

Одними из основных средств автоматизации на современных

промышленных предприятиях являются программируемые логиче-

ские контроллеры (ПЛК) и преобразователи частоты (ПЧ), управ-

ляющие асинхронными и синхронными электрическими двигате-

лями. Широкое использование асинхронных электродвигателей

обусловлено тем, что у них низкая стоимость, высокая надёжность

и хорошие массо-габаритные параметры. Применение преобразо-

вателей частоты для управления асинхронными двигателями, поз-

воляет создавать регулируемые электроприводы переменного тока,

которые имеют существенно лучшие свойства по сравнению с ре-

гулируемыми электроприводами постоянного тока с точки зрения

стоимости, надёжности, массы и габаритов. А применение совре-

менных преобразователей частоты с векторным управлением поз-

воляет создавать регулируемые электроприводы переменного тока,

конкурирующие с приводами постоянного тока даже в области вы-

сокодинамичных и высококачественных электроприводов.

Для управления промышленными механизмами или техноло-

гическими комплексами используются ПЛК, которые следят за со-

стоянием объекта управления с помощью датчиков и в соответ-

ствии с программой формируют сигналы управления, поступающие

на исполнительные устройства, например, на преобразователи ча-

стоты.

Сопряжение ПЛК и ПЧ необходимо для решения нескольких

задач. Во-первых, ПЛК должен задавать режим работы ПЧ (вперёд,

назад, стоп) и величину выходной частоты ПЧ, от которой зависит

скорость электродвигателя. Иначе говоря, программируемый логи-

ческий контроллер должен управлять преобразователем частоты.

Во-вторых, ПЛК должен быть способным опросить ПЧ с целью по-

лучения значений каких-то параметров ПЧ, например, тока нагруз-

ки ПЧ. Иначе говоря, программируемый логический контроллер

должен считывать или менять значения параметров преобразовате-

ля частоты.

Сопряжение ПЛК и ПЧ возможно осуществить несколькими

способами:

используя электрические аналоговые и дискретные сигналы;

4

используя цифровые сигналы, передаваемые по промышлен-

ной информационной сети, применяя, например, интерфейс

RS485 и протокол, например, Modbus RTU.

Данное учебное пособие предназначено для изучения сопря-

жения ПЛК с ПЧ на примере программируемых логических кон-

троллеров семейства Twido и преобразователей частоты семейства

Altivar 61 фирмы Schneider Electric.

2. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧА-

СТОТЫ

В данном учебном пособии будем ориентироваться на преоб-

разователь частоты семейства Altivar 61 фирмы Schneider Electric,

что не уменьшает общности результатов, так как сопряжение по

аналоговым и дискретным каналам практически идентично не

только для разных модификаций преобразователей частоты Altivar

фирмы Schneider Electric, но и для преобразователей частоты дру-

гих фирм. Некоторое, но не принципиальное, отличие может встре-

титься при сопряжении посредством информационной шины кон-

троллеров Twido фирмы Schneider Electric и преобразователей

других фирм. Это обусловлено, в частности, тем, что адреса одно-

типных параметров ПЧ разных фирм отличаются друг от друга.

ПЛК семейства Twido нельзя сопрячь с преобразователями частоты

других фирм, используя средства Macros Drive среды разработки

TwidoSuite, так как эти средства создавались специально для со-

пряжения только с ПЧ фирмы Schneider Electric. Однако, исполь-

зуя средства Macros Comm или команду EXHG среды разработки

TwidoSuite, можно сопрячь ПЛК Twido c любым ПЧ, в котором

имеется разъём для подключения информационной шины, ис-

пользуемой для передачи сообщений по протоколу Modbus RTU

или CanOpen. Для управления преобразователем частоты необхо-

димо на ПЧ подать сигнал команды (вперёд, назад, стоп и т.п.) и

сигнал задания, определяющий выходную частоту ПЧ.

В зависимости от конфигурации ПЧ сигналы команд и сигна-

лы задания можно подавать на ПЧ по следующим каналам: клемм-

ник цепей управления, графический терминал, встроенный порт

Modbus, встроенный порт CANopen, коммуникационная карта,

5

карта программируемого логического контроллера, встроенного в

ПЧ.

Для подачи сигнала команды и сигнала задания можно ис-

пользовать либо один и тот же канал, либо разные каналы. Напри-

мер, сигнал команды можно подавать через порт Modbus, а сигнал

задания через аналоговый вход AI2 клеммника цепей управления.

Или сигналы команд можно подавать через дискретные входы LIx

клеммника цепей управления, а сигнал задания через аналоговый

вход AI2 клеммника цепей управления. Или и сигнал команды, и

сигнал задания можно подавать через порт Modbus. Окончатель-

ный выбор остаётся за разработчиком системы управления и вы-

полняется посредством конфигурирования преобразователя часто-

ты.

В данном пособии рассмотрим разные варианты подачи сиг-

налов управления (сигналов команд и сигналов задания) на преоб-

разователь частоты.

3. СОПРЯЖЕНИЕ ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЛЕРА С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

ПОСРЕДСТВОМ АНАЛОГОВОГО КАНАЛА.

3.1. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СОПРЯЖЕНИЯ ПЛК

TWIDO C ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ ALTIVAR 61 ПО-

СРЕДСТВОМ АНАЛОГОВОГО КАНАЛА.

Рассмотрим вариант сопряжения программируемого логиче-

ского контроллера Twido TWDLCAE40DRF с преобразователем

частоты Altivar61, когда сигналы команд передаются через дис-

кретные входы LIx клеммника цепей управления ПЧ, а сигнал за-

дания через аналоговый вход AI2 клеммника цепей управления

ПЧ. ПЛК Twido не обладает аналоговыми выходами, поэтому для

формирования аналоговых сигналов необходимо использовать мо-

дуль расширения аналоговых входов/выходов TWDAMM3HT,

имеющий два аналоговых входа и один аналоговый выход.

На рис.3.1 представлена принципиальная схема сопряжения

ПЛК Twido и ПЧ Altivar61. Схема предназначена для управления

асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором М. Ско-

рость двигателя и направление вращения задаётся напряжением

6

Ur1, формируемым потенциометром R1, и изменяющимся в диапа-

зоне 0-10 В. Ниже представлен алгоритм определения скорости.

Если напряжение Ur1>5,1 В, то двигатель должен вращаться

вперёд и его скорость должна быть равной N=Nnom*(Ur1-5,1)/4,9.

Если 4,9<Ur1<5,1, то двигатель должен остановиться.

Если напряжение Ur1<5,1 В, то двигатель должен вращаться

назад и его скорость должна быть равной N=Nnom*( 5,1 -Ur1)/4,9.

Здесь N- скорость двигателя, об/мин;

Nnom - номинальная скорость двигателя, об/мин.

В состав принципиальной схемы водит асинхронный элек-

тродвигатель M с короткозамкнутым ротором, преобразователь ча-

стоты Altivar 61, программируемый логический контроллер Twido

(TWDLCAE40DRF), модуль расширения аналоговых входов/ вы-

ходов (TWDAMM3HT), источник питания постоянного напряже-

ния (ABL7RP22403), потенциометр R1-R2, автоматические вы-

ключатели QF1 и QF2.

На схеме показаны не все клеммы устройств, входящих в со-

став системы управления, а только те, которые необходимы для

решения поставленной задачи.

Асинхронный электродвигатель М через клеммы силовых

цепей U/T1, V/T2, W/T3 подключается к преобразователю частоты.

В свою очередь ПЧ через клеммы силовых цепей R/L1, S/L2, T/L3

посредством автоматического выключателя QF2 подключается к

трёхфазной сети переменного тока с фазным напряжением 380 В.

Преобразователь частоты через клеммы цепей управления

AI2, Com соединяется с выходами Out+ и Out- модуля расшире-

ния. По этому каналу ПЛК через модуль расширения формирует

аналоговый сигнал задания для ПЧ, определяющий выходную ча-

стоту ПЧ и, соответственно, скорость двигателя M.

Для получения сигналов команд преобразователь частоты че-

рез клеммы цепей управления LI1, LI2 соединён с клеммами 4 и 3

ПЛК Twido, а через клемму 0V соединён с клеммой “ – ” источни-

ка постоянного напряжения 24VDC. ПЛК Twido через клемму

Ry.Out Com2 соединён с клеммой “ + ” источника постоянного

напряжения 24VDC. Упрощенная принципиальная схема формиро-

вания сигналов команд, передаваемых через дискретные входы

ПЧ, представлена на рис.3.2.

7

ПЛК TWIDO

TWDLCAE40DRF

Преобразователь частоты

ALTIVAR61

Клеммник

силовых

цепей

Клеммник цепей управления

Источник

постоянного

напряжения

ABL7RP22403

Модуль

расширения

TWDAMM3HT

- +

In0

- +

Out

AI2 Com LI1 Com2 2

- +

N L

3 4 LI2 LI3 0V U V W

R S T

QF1

QF2

- +

24VDC N

100V/240VAC

L

M

~220

Рис. 3.1. Электрическая принципиальная схема сопряжения ПЛК

Twido и ПЧ Altivar61 по аналоговому каналу

R1 R2

Ry.Out

8

3.2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДИСКРЕТНЫХ ВХОДОВ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ ALTIVAR 61

Дискретные входы LI1-LI6 могут работать в трёх режимах:

source, sink int, sink ext. Режимы работы устанавливаются с помо-

щью трёхпозиционного переключателя SW1, который может нахо-

диться в одном из трёх положений: source (исток), sink int (сток

внутренний), sink ext (сток внешний).

Разные режимы работы дискретных входов ПЧ предусмотре-

ны для согласования дискретных входов LIx ПЧ с схемотехниче-

скими особенностями используемых ПЛК. Например, если ПЛК

имеет транзисторные выходы типа PNP, то дискретные входы ПЧ

должны быть настроены на режим работы source. Если же ПЛК

имеет транзисторные выходы типа NPN, то дискретные входы ПЧ

должны быть настроены на режим работы sink int или sink ext. В

случае, когда дискретные выходы ПЛК являются контактами реле

(“сухой контакт”), дискретные входы ПЧ могут быть настроены на

любой режим работы. Примеры подключения дискретных выходов

ПЛК к дискретным входам ПЧ приведены на рис. 3.3-3.6.

Кроме того, функционирование входа LI6 определяется двух-

позиционным переключателем SW2, который может находиться в

одном из двух положений: PTC, LI. Если SW2 находится в поло-

жении LI, то вход LI6 используется так же, как другие дискретные

входы LI1-LI5. Если SW2 находится в положении PTC, то к нему

Преобразователь

частоты Altivar61

ПЛК Twido

+

- Ry.Out Com2 5

4

3

2

LI1

LI2

0V

Источник



SW5

SW4

SW3

SW2

Рис. 3.2. Упрощенная принципиальная схема формирования сигналов

команд, передаваемых через дискретные входы ПЧ

9

можно подключить терморезисторы PTC для защиты двигателя от

перегрева (и соответственно от перегрузки).

Источник

питания

Преобразователь частоты Altivar 61

Переключатель SW1

int ext

sink source


PTC LI

PWR

+24

LI1

LI2

LI3

LI4

LI5

LI6

0V

Рис.3.4 Подключение дискретных выходов ПЛК к дискретным

входам ПЧ, работающим в режиме source с использованием внешнего

источника питания

Программируемый логический контроллер

Com

DO1

LI2

LI3

LI4

LI5

LI6

S1

S2

S3

S4

S5

S6

+24

0V



int ext

sink source


PTC LI

PWR

+24

LI1

LI2

LI3

LI4

LI5

LI6

0V

Рис. 3.3 Подключение дискретных выходов ПЛК к дискретным

входам ПЧ, работающим в режиме source без использования

внешнего источника питания


Com

DO1

LI2

LI3

LI4

LI5

LI6

S1

S2

S3

S4

S5

S6

10

Источник

питания



int ext

sink source


PTC LI

PWR

+24

LI1

LI2

LI3

LI4

LI5

LI6

0V

Рис.3.6 . Подключение дискретных выходов ПЛК к дискретным

входам ПЧ, работающим в режиме sink ext с использованием



Com

DO1

LI2

LI3

LI4

LI5

LI6

S1

S2

S3

S4

S5

S6

+24

0V



int ext

sink source


PTC LI

PWR

+24

LI1

LI2

LI3

LI4

LI5

LI6

0V

Рис. 3.5. Подключение дискретных выходов ПЛК к дискретным

входам ПЧ, работающим в режиме sink int без использования



Com

DO1

LI2

LI3

LI4

LI5

LI6

S1

S2

S3

S4

S5

S6

11

Для пояснения схем подключения дискретных выходов ПЛК к

дискретным входам ПЧ на рис. 3.7 - 3.10 покажем упрощенные

принципиальные схемы входных цепей дискретных входов ПЧ и их

соединение с дискретным релейным выходом S1 ПЛК и источни-

ком внешнего питания.

Altivar 61

внутренний

источник


+

-

+24

LI1

0V

S1

Рис. 3.8 Упрощенная схема входной цепи дискретных входов ПЧ в

режиме source с внешним источником напряжения

Rвх

внешний

источник


+

-

Altivar 61


источник


+

-

+24

LI1

0V

S1

Рис. 3.7 Упрощенная схема входной цепи дискретных входов ПЧ в

режиме source без внешнего источника напряжения

Rвх

12

3.3. ТИПЫ АНАЛОГОВЫХ ВХОДОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

ALTIVAR 61

Преобразователь частоты Altivar 61 имеет два программиру-

емых аналоговых входа: дифференциальный аналоговый вход AI1

(AI1+, AI1-) и униполярный аналоговый вход AI2 (AI2, Com).

Вход AI1 является входом, реагирующим на напряжение, ко-

торое может меняться в диапазоне +10…-10 В. Максимальное до-

пустимое напряжение равно 24 В.

Вход AI2 в зависимости от конфигурации может быть или

Altivar 61


источник


+

-

+24

LI1

0V

S1

Рис. 3.9. Упрощенная схема входной цепи дискретных входов ПЧ в

режиме sink int без внешнего источника напряжения

Rвх

Altivar 61


источник


+

-

+24

LI1

0V

S1

Рис.3.10. Упрощенная схема входной цепи дискретных входов ПЧ

в режиме sink ext с внешним источником напряжения

Rвх

внешний

источник


+

-

13

входом, реагирующим на напряжение, или входом, реагирующим

на ток.

Если его запрограммировать на выполнение функции входа по

напряжению, то на него можно подавать напряжение от 0 до 10 В.

Максимальное допустимое напряжение равно 24 В. Полное вход-

ное сопротивление в этом случае будет равно 30 кОм.

Если его запрограммировать на выполнение функции входа

по току, то на него можно подавать ток в диапазоне X-Y Ма. X и

Y задаются посредством программирования из диапазона 0-20 мА.

Полное входное сопротивление в этом случае будет равно 250 Ом.

Для обоих входов время дискретизации равно 2±0.5 мс. Раз-

решение 11 бит+1 сигнальный бит. Точность ± 0,6% при Δθ = 60°C,

линейность ± 0,15% максимального значения.

3.4. КОНФИГУРИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

ALTIVAR 61

Для сопряжения ПЛК и ПЧ надо согласованно настроить

функции обоих устройств. Выберем наиболее простой способ

настройки функций ПЧ.

Соблюдая правила техники безопасности с помощью автома-

тического выключателя QF2 подключим ПЧ к трёхфазному напря-

жению. Нажимая кнопку ESC на графическом терминале ПЧ, пе-

рейдём к окну MAIN MENU. С помощью вращающейся кнопки

ENT выберем пункт меню DRIVE MENU. Нажав на кнопку ENT,

перейдём в окно DRIVE MENU. Выберем пункт меню SIMPLY

START и, нажав на кнопку ENT, перейдём в окно SIMPLY

START. В дальнейшем не будем подробно описывать действия,

необходимые для перехода к нужному окну. Вместо этого будем

сокращённо указывать путь следующим образом: MAIN

MENU/DRIVE MENU/ SIMPLY START. В окне SIMPLY START зададим значения двум параметрам:

2/3 wire control, Macro configuration. Параметру 2/3 wire control

присвоим значение 2 wire. Параметру Macro configuration присво-

им значение Start/Stop. Присвоение значения параметру осуществ-

ляется следующим образом. Например, для присвоения параметру

2/3 wire control значения 2 wire надо в окне SIMPLY START с по-

мощью вращающейся кнопки ENT выбрать этот параметр и, нажав

14

кнопку ENT, перейти в окно 2/3 wire control. В этом окне указан

список значений, которые может принимать данный параметр.

Вращая кнопку ENT, надо выбрать требуемое значение параметра,

а затем, нажав кнопку ENT, подтвердить присвоение выбранного

значения. Выход из текущего окна в предыдущее выполняется пу-

тём нажатия на кнопку ESC.

Рассмотрим параметр 2/3 wire control и два его возможных

значения: 2 wire и 3 wire. С помощью данного параметра задаётся

способ формирования сигналов команд для ПЧ в случае, когда эти

команды посылаются на ПЧ через дискретные входы LI1- LI6 ПЧ.

Для задания команд в этом случае можно использовать либо 2 про-

вода (2 wire), либо 3 провода (3 wire). На рис. 3.11 представлены

примеры подключения контактов реле ПЛК к ПЧ при двух спосо-

бах управления.

Предполагается, что дискретные входы ПЧ настроены для

работы в режиме source (переключатель SW1 установлен в положе-

ние source).

При 2-проводном управлении вход LI1 предназначен для

подключения сигнала команды “вперёд”, вход LIx предназначен

для подключения сигнала команды “назад”. Для подачи команды

“вперёд” надо замкнуть ключ S1 и разомкнуть ключ S2. Для подачи

команды “назад” надо замкнуть ключ S2 и разомкнуть ключ S1.

Для подачи команды “стоп” надо разомкнуть оба ключа S1 и S2.

Этот способ управления называется потенциальным управлением,

так как ПЧ реагирует на потенциал (на уровень напряжения),

Altivar 61

+24 LI1 LIx

Altivar 61

+24 LI1 LI2 LIx

2-проводное управление

Рис. 3.11. Примеры подключения контактов ПЛК к ПЧ при двух

способах управления

3-проводное управление

S3 S1 S2 S1 S2

15

подаваемый на дискретный вход.

При 3-проводном управлении вход LI1 предназначен для

подключения сигнала команды “стоп”, вход LI2 предназначен для

подключения сигнала команды “вперёд”, вход LIx предназначен

для подключения сигнала команды “назад”. Для подачи команды

“вперёд” надо замкнуть и разомкнуть ключ S2 и не менять положе-

ние других ключей. Для подачи команды “назад” надо замкнуть и

разомкнуть ключ S3 и не менять положение других ключей. Для

подачи команды “стоп” надо разомкнуть и замкнуть ключ S1 и не

менять положение других ключей. Этот способ управления называ-

ется импульсным управлением, так как ПЧ реагирует на импульс

напряжения, подаваемого на дискретный вход.

Рассмотрим параметр Macro configuration и его возможные

значения. Параметр Macro configuration может принимать пять

значений:

Пуск/стоп(Start/Stop);

Общее применение(Gen.Use);

ПИД-регулятор(PID-regul.);

Коммуникация (Network C.);

Насосы/Вентиляторы(Pumps.Fans).

Выберем значение параметра “Общее применение”(Gen.Use).

В этом случае вход AI1 используется для приёма сигнала задания 1,

c помощью которого устанавливается частота выходного сигнала

ПЧ и, следовательно, скорость вращения двигателя. Вход AI2 ис-

пользуется для приёма сигнала задания 2, который суммируется с

сигналом задания 1. Выходной аналоговый сигнал AO1 пропорци-

онален частоте вращения двигателя. Контакты реле R1 меняют своё

положение при обнаружение неисправностей системой самодиа-

гностики. Вход LI1 в режиме 2-проводного управления использу-

ется для приёма сигнала команды “Вперёд”. Вход LI2 в режиме 2-

проводного управления используется для приёма сигнала команды

“Назад”.

Для решения нашей задачи ни одна из макроконфигураций

полностью не подходит, поэтому надо изменить функциональное

назначение некоторых входов. Например, мы не будем использо-

вать аналоговый вход AI1 для приёма сигнала задания. Для этой

цели воспользуемся входом AI2, так как этот вход может быть

использован как вход по току.

16

Ниже опишем выбор каналов для сигналов команд и сигна-

лов задания и конфигурирование канала задания.

Для решения поставленной задачи надо изменить канал для

сигнала задания. Им должен стать аналоговый вход AI2. Для этого

перейдём в окно MAIN MENU/DRIVE MENU/COMMAND. Вы-

берем параметр Ref.1 channel и присвоим ему значение AI2. Для

выбора канала для сигнала команд выберем параметр Cmd

channel1 и присвоим ему значение Terminals (клеммник цепей

управления).

Конфигурирование аналогового входа AI2 осуществляется

следующим образом. Аналоговый вход AI2 может функциониро-

вать в двух режимах: как вход по напряжению и как вход по току. В

соответствие с заданием вход AI2 должен работать как вход по то-

ку. Для задания такого режима перейдём в окно MAIN MENU/

DRIVE MENU/ INPUTS OUTPUTS CFG/AI2 CONFIGURATION.

В этом окне параметру AI2 type присвоим значение current.

Остальные параметры оставим с заводскими настройками.

3.5. БЛОК-СХЕМА АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Алгоритм функционирования системы управления приведён в

разделе 3.1. Блок-схема алгоритма представлена на рис. 3.12.

3.6. СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА В СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ TWIDOSUITE

Управляющую программу для ПЛК TWIDO создаём в среде

разработки TwidoSuite, установленной на персональном компью-

тере. Войдём в среду разработки TwidoSuite. По умолчанию сразу

попадаем в окно Project. В левом верхнем углу этого окна есть па-

нель Project management, в которой имеется список возможных

действий. Выберем действие Create a new project (Создать новый

проект). В средней части окна появится панель Project information.

Надо в поле Project внести имя проекта английскими буквами. В

поле Directory внести путь к папке, в которой будет храниться дан-

ный проект. Для завершения создания проекта надо нажать на вир-

туальную кнопку Create, расположенную в нижней части панели

Update the project information.

17

Определение входного напряжения в Вольтах.

Входное напряжение (IN_V)

IN_V:=10*REF_INPUT/4096 В

Если

входное напряжение < 4.9

Подать сигнал команды “Назад” на

ПЧ. Для этого:

Разомкнуть контакт ПЛК “Вперёд”,

Замкнуть контакт ПЛК “Назад”.

Если

4.9<входное напряжение < 5.1

Подать сигнал команды “Стоп” на

ПЧ. Для этого:

Разомкнуть контакт ПЛК“Вперёд”,

Разомкнуть контакт ПЛК “Назад”.

Если

входное напряжение > 5.1

Подать сигнал команды “Вперёд”

на ПЧ. Для этого:

Замкнуть контакт ПЛК “Вперёд”,

Разомкнуть контакт ПЛК “Назад”.

Определение тока сигнала задания для ПЧ в диапазоне 4-20 мА

Ток сигнала задания := 4 мА+ abs(16*(входное напряжение-5)/5)

Определение кода для формирования тока сигнала задания для ПЧ в

диапазоне 4-20 мА с помощью модуля расширения аналоговых вхо-

дов/выходов

Код выходного тока AI2:=abs(4096*(входное напряжение-5)/5)

Да

Да

Да

Нет

Нет

Да

Рис.3.12. Блок-схема алгоритма формирования сигналов команд

и сигнала задания по каналам дискретных входов и аналоговых

входов для ПЧ Altivar 61

18

3.7. ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТА,

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО СОПРЯЖЕНИЕ ПЛК И ПЧ

ПО АНАЛОГОВОМУ КАНАЛУ

Перед началом составления исходного текста управляющей

программы для ПЛК надо описать оборудование, входящее в состав

системы управления. Для этого выбираем пункт Describe основно-

го меню и попадаем в окно описания оборудования. Конечно, надо

описывать не всё оборудование, а только то, которое имеется в

списке Catalog.

Вначале удалим всё оборудование из окна Describe, а затем

поместим в это окно программируемый логический контроллер,

который является основой проекта. Мы будем использовать для

проекта контроллер TWIDO модификации TWDLCAE40DRF.

Для того, чтобы найти требуемый контроллер в панели Catalog

развернём список Bases, затем развернём список Compact, в нём

левой кнопкой мышки захватим ПЛК TWDLCAE40DRF и перета-

щим его в пустое окно Describe.

Для задания частоты выходного напряжения преобразователя

частоты будем использовать напряжение, формируемое с помощью

потенциометра R1, изображённого на рис.3.1. Для сопряжения по-

тенциометра и ПЛК будем использовать модуль расширения анало-

говых входов выходов TWDAMM3HT. Для того, чтобы поместить

этот модуль в окно Describe в панели Catalog развернём список

Expansion modules, затем Analog expansions и выберем из списка

модуль TWDAMM3HT. Захватим этот модуль левой кнопкой

мышки и поместим справа от изображения ПЛК в окне Describe.

Под панелью Catalog имеется панель, в которой дается краткая ха-

рактеристика возможностей выбранного модуля (на английском

языке). Этот модуль имеет два аналоговых входа и один аналого-

вый выход. Для данного проекта будем использовать только один

аналоговый вход IN0, который надо сконфигурировать для работы

с входными напряжениями, а не с входными токами. Процесс кон-

фигурирования описан в подразделе “Описание переменных”.

3.8. ОПИСАНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ

В данном проекте используются переменные двух типов:

19

переменные, связанные с работой системы ввода/вывода и пользо-

вательские переменные, не связанные с работой системы ввода/

вывода.

Переменная REF_INPUT связана с работой системы ввода/

вывода ПЛК. В ней хранится код, соответствующий напряжению,

поданному на вход IN0 модуля расширения аналоговых входов/

выходов TWDAMM3HT. Эта переменная связана с аппаратным

обеспечением ПЛК.

В среде разработки TwidoSuite путь к окну описания данной

переменной следующий: Program/ Configure/ Configure the

Hardware. Следуя этому пути, попадаем в окно, в котором в верх-

ней части указаны все аппаратные модули, водящие в состав проек-

та. Левой кнопкой мышки выделим нужный модуль

TWDAMM3HT. В нижней части окна появится таблица входов/

выходов этого модуля. Информация о коде, соответствующем

напряжению, поданному на вход IN0 модуля расширения, хранится

в переменной с адресом %IW1.0. В поле Symbol, соответствующем

данному адресу, введём имя переменной REF_INPUT. Щёлкнем

левой кнопкой мышки по полю Type для данной переменной. Вы-

зовем выпадающий список с возможными типами и выберем из не-

го тип 0-10 V. На этом описание данной переменной закончено.

В этом же окне описывается переменная AI2, которая тоже

связана с системой ввода/вывода и её код должен определять вы-

ходной ток модуля расширения. Адрес этой переменной %QW1.0.

В поле Symbol, соответствующем данному адресу, введём имя пе-

ременной AI2. Щёлкнем левой кнопкой мышки по полю Type для

данной переменной. Вызовем выпадающий список с возможными

типами и выберем из него тип 4-20 ma. На этом описание данной

переменной закончено.

Две переменные “Вперёд” и “Назад” тоже связаны с систе-

мой ввода/вывода, но они относятся к ПЛК, а не к модулю расши-

рения.

Для доступа к окну описания этих переменных, находясь в

окне Configure the Hardware, надо щёлкнуть левой кнопкой мышки

по условному обозначению ПЛК, которое находится в верхней ча-

сти окна. Появятся таблицы входов и выходов данного модуля. В

данном контроллере имеется 16 дискретных выходов. В соответ-

ствии с принципиальной схемой (рис.3.1) и конфигурированием ПЧ

сигнал “Назад” формируется на третьем дискретном выходе, сигнал

20

“Вперёд” формируется на четвёртом дискретном выходе. Поэтому

в таблице дискретных выходов (Table of outputs) в строке с адре-

сом %Q0.3 в поле Symbol введём имя “Назад”, а в строке с адресом

%Q0.4 в поле Symbol введём имя “Вперёд”.

В алгоритме решения задачи задействованы пользователь-

ские переменные разных типов. Для вычислений лучше использо-

вать переменные с плавающей точкой типа %MF, а для связи пе-

ременных этого типа с переменными системы ввода/вывода, кото-

рые имеют тип %IW(входы), %QW(выходы), надо использовать

переменные типа %MW.

Переменные IN_V и BUFF_R надо описать как переменные

типа %MF, а переменную BUFF надо описать как переменную ти-

па %MW. Для этого следуем по пути Program/ Configure/ Config-

ure the data. В таблице в левом верхнем углу окна Object catego-

ries выбираем Simple objects. В появившемся списке Simple objects

выбираем тип %MW (Memory word). В центральной части окна

появляется список переменных типа %MW. Для данного контрол-

лера их 3000. Переменную BUFF будем хранить по адресу %MW0.

Хотя можно было бы выбрать любой свободный адрес (у которого

поле Equ.Used не помечено). В поле Symbol, соответствующем ад-

ресу %MW0, введём имя переменной BUFF.

Для описания переменных типа %MF списке Simple objects

выбираем тип %MF (Memory floating word). В центральной части

окна появляется список переменных типа %MF. Для данного кон-

троллера их 3000. Переменную BUFF_R будем хранить по адресу

%MF14 (в поле Symbol, соответствующем данному адресу введём

имя BUFF_R), а переменную IN_V будем хранить по адресу

%MF10 (в поле Symbol, соответствующем данному адресу введём

имя IN_V). Так как области памяти переменных тип %MW и %MF

перекрываются, то важно проследить, чтобы назначать переменным

только те адреса, у которых поле Equ.Used из данной таблицы бы-

ло бы не помеченным.

3.9. УПРАВЛЯЮЩАЯ ПРОГРАММА

Управляющая программа для ПЛК Twido разрабатывается на

персональном компьютере с помощью средства разработки

TwidoSuite. Кроме того, это средство разработки позволяет отла-

21

дить программу на персональном компьютере в режиме Simulation

без применения реального ПЛК, загрузить разработанную про-

грамму в память программ ПЛК Twido, наблюдать на экране мони-

тора персонального компьютера за значениями переменных в про-

цессе выполнения программы на реальном ПЛК, что существенно

облегчает процесс отладки программы.

Управляющая программа-это запись на языке программиро-

вания алгоритма функционирования системы управления. Для про-

стых программ можно использовать язык программирования LD

(Ladder Diagram- лестничная диаграмма), в котором программы

представляет собой не набор операторов, а напоминают релейно-

контакторные схемы, используемые в электротехнике.

В среде разработки TwidoSuite для того, чтобы попасть в ок-

но, в котором вводится исходный текст программы, надо восполь-

зоваться путём Program/Program/Edit program. В верхней части

этого окна, но ниже главного меню, имеется линейка инструмен-

тов, на которой имеется поле со списком языков программирова-

ния. В этом поле надо выбрать язык Ladder. Исходный текст про-

граммы представлен на рис.3.13-3.15.

После ввода исходного текста программы надо перейти в ок-

но Program/ Configure/ Configure the behavior. В этом окне в раз-

деле Scan mode щелчком левой кнопки мышки надо пометить

кнопку Periodic и в поле, соответствующем этой кнопке ввести

число 100. Это означает, что программный цикл будет равен 100 мс

и будет выполняться периодически, т.е. контроллер будет возвра-

щаться к началу программного цикла только через 100 мс вне зави-

симости от времени выполнения действий, выполняемых во время

программного цикла. Если бы был выбран режим сканирования ти-

па Normal, то контроллер возвращался бы к началу программного

цикла сразу же после завершения действий, выполняемых во время

программного цикла. В этом случае время программного цикла бу-

дет неизвестным заранее и будет меняться от цикла к циклу.

В разделе Startup надо щелчком левой кнопки мышки поме-

тить поле Automatic start in Run.

Затем надо сохранить проект, нажав левой кнопкой мышки

по пиктограмме Save в нижней части окна, и проанализировать

проект, нажав пиктограмму Analyze program. В окне сообщений об

ошибках не должно быть указаний на имеющиеся ошибки. Если та-

кие сообщения появятся, то необходимо устранить ошибки. Пока

22

ошибки будут присутствовать, невозможно будет даже просто со-

хранить проект.

Программа для сопряжения ПЛК

Twido и ПЧ Altivar 61

Канал сигналов команд- LI1(вперёд),LI2 (назад).

Канал сигнала задания- AI2(токовый вход 4-20

мА)

Rung 0

SHORT %MW0:=%IW0.1.0

Buff:=REF_INPUT

1 LD

Rung 1

SHORT %MF10:= INT_TO_REAL(%MW0)

IN_V:=INT_TO_REAL(Buff)

Rung 2

SHORT %MF10 := 10.0 * %MF10

IN_V:=10.0* IN_V

Rung 3

SHORT %MF10 := %MF10 / 4096.0

IN_V:=IN_V/4096.0

Рис. 3.13. Часть программы, вычисляющая входное напряжение

IN_V по коду REF_INPUT, полученному модулем расширения

аналоговых входов/выходов

23

R

S <

Rung 4

%MF10 > 5.1

IN_V > 5.1

%Q0.4

ВПЕРЁД

%Q0.3

НАЗАД

R

R <

Rung 5

%MF10 > 5.1

IN_V > 5.1

%Q0.4

ВПЕРЁД

%Q0.3

НАЗАД

<

%MF10 < 4.9

IN_V< 4.9

S

R <

Rung 6

%MF10 < 4.9

IN_V< 4.9

%Q0.4

ВПЕРЁД

%Q0.3

НАЗАД

Рис. 3.14. Часть программы, формирующая сигналы команд для ПЧ

Altivar 61 в зависимости от напряжения, подаваемого на аналоговый

вход ПЛК Twido

24

3.10. ОТЛАДКА ПРОГРАММЫ НА СТЕНДЕ

Загрузку программы из PC в ПЛК можно осуществить с помо-

щью кабелей TSX CUSB485 и TSX CRJMD25. Кабели соединяют-

ся последовательно. Кабель TSXCUSB485 преобразует интерфейс

USB в интерфейс RS485. Один его конец имеет разъём USB, кото-

Rung 7

SHORT %MF14:=%MF10-5.0

BUF_R:=IN_V-5.0

Rung 8

SHORT %MF14 := ABS( %MF14 )

BUF_R:=ABS(BUF_R)

Rung 9

SHORT %MF14 := 4096.0 * %MF14

BUF_R:=4096.0*BUF_R

Rung 10

SHORT %MF14 := %MF14 / 5.0

BUF_R:= BUF_R /5.0

Рис. 3.15. Часть программы, вычисляющая код AI2, который пересы-

лается в модуль расширения для формирования токового сигнала

задания для ПЧ Altivar 61

Rung 11

SHORT %MW0:= REAL_TO_INT(%MF14)

BUFF:=REAL_TO_INT(BUF_R)

Rung 12

SHORT %QW0.2.0 := %MW0

AI2:=BUFF

25

рым он подключается к PC, а другой конец заканчивается модулем

с разъёмом RJ45 (female), к которому подключается кабель TSX

CRJMD25. На этом модуле имеется переключатель, который сле-

дует поставить в положение 2. Кабель TSX CRJMD25 на одном

конце имеет разъём RJ45 (male), а на другом конце miniDin (male),

который подключается к порту 1 ПЛК, предназначенному для за-

грузки программы в ПЛК.

Загрузить программу в ПЛК можно с помощью TwidoSuite из

окна Program/Debug/Connect. В этом окне появится список com-

портов, через которые PC может связаться с ПЛК. Надо выбрать

тот порт, к которому подсоединена последовательная пара кабелей

TSX CUSB485 и TSX CRJMD25. Если в указанном списке будет

отсутствовать порт, то это может быть вызвано двумя причинами.

Во-первых, на компьютере не установлен драйвер USB. Этот драй-

вер можно взять на сайте фирмы и установить на PC. Во-вторых,

кабели программирования TSX CUSB485 и TSX CRJMD25 подсо-

единялись к PC после открытия TwidoSuite. В этом случае надо

сохранить проект, выйти из TwidoSuite и вновь войти в TwidoSuite

с заранее подключенными кабелями программирования. Выбрав

порт программирования, нужно нажать на кнопку OK и перейти в

окно Connection for debugging. В этом окне выбрать пиктограмму

Transfer PC==> Controller и нажать на виртуальную кнопку OK.

Процесс записи будет сопровождаться появлением диалоговых

окон, в которых следует нажимать кнопки OK, если нужно про-

должать процесс загрузки, или кнопки Cancel, если надо прервать

процесс загрузки программы. После загрузки программы в память

ПЛК нужно запустить программу, нажав виртуальную кнопку Run.

На экране PC можно будет видеть все переменные, имеющиеся в

программе и их изменение в процессе выполнения программы.

После загрузки программы в контроллер и её запуска, надо, вра-

щая движок потенциометра R2, следить за изменением скорости дви-

гателя, подсоединённого к преобразователю частоты.

Для разрыва связи PC и ПЛК следует нажать на закладку Dis-

connect и в появившемся окне подтвердить разрыв связи, нажав

кнопку OK.

3.11. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Аналоговые входы каких типов имеет преобразователь частоты

26

Altivar 61?

2. Как сформировать аналоговый сигнал в системе, содержащей

ПЛК TWIDO?

3. В чём заключается функциональная разница между двухпро-

водным и трёхпроводным способом управления преобразова-

телем частоты?

4. Как создать проект в среде разработки TwidoSuite?

5. Как описать оборудование, входящее в проект, в среде разра-

ботки TwidoSuite?

6. Какие языки программирования используются для создания

управляющих программ для ПЛК TWIDO?

7. Как описать переменные, используемые в управляющей про-

грамме, создаваемой в среде разработки TwidoSuite?

8. Как загрузить управляющую программу в память программ

ПЛК TWIDO?

9. Начертить схему сопряжения ПЛК TWIDO и ПЧ Altivar 61 по

аналоговому каналу.

10. Какие сигналы используются в качестве сигналов зада-

ния при управлении ПЧ Altivar 61 посредством аналогового

канала?

11. Какие сигналы используются в качестве сигналов ко-

манд при управлении ПЧ Altivar 61 посредством аналогового

канала?

12. Как задать тип аналогового выхода модуля расширения,

работающего совместно с ПЛК Twido?


КОНТРОЛЛЕРА С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ ПО-

СРЕДСТВОМ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА.

4.1. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СОПРЯЖЕНИЯ

Сопряжения ПЛК с преобразователем частоты посредством

дискретного канала можно использовать в том случае, когда для

управления производственным механизмом требуется не плавное, а

дискретное изменение скорости. Например, механизм должен пе-

27

ремещаться с высокой скоростью, а при срабатывании путевого

выключателя скорость должна уменьшиться до предустановлен-

ного значения, и при срабатывании конечного выключателя меха-

низм должен остановиться. В этом случае не требуется иметь мо-

дуль расширения, формирующий аналоговые сигналы. Стоимость

системы управления при этом уменьшается.

При стандартной конфигурации преобразователя частоты у

него имеется 6 дискретных входов (LI1-LI6), с помощью которых

можно задавать выходную частоту преобразователя. При необхо-

димости увеличения числа дискретных входов и выходов, в преоб-

разователь частоты можно будет вставить дополнительную карту

входов/выходов, но это увеличит стоимость системы управления.

При таком способе сопряжения сигнал управления выбирает-

ся так же как, как это делалось в пункте 3. Сигнал задания, управ-

ляющий выходной частотой преобразователя частоты и, соответ-

ственно, скорость двигателя, определяется с помощью напряжений,

подаваемых на дискретные входы LIx, сконфигурированные в со-

ответствии с решаемой задачей. Для ПЧ Altivar61 можно задать от

двух до восьми (Nref) предустановленных скоростей. Число дис-

кретных входов Nin, определяющих выбранную скорость, вычис-

ляется с помощью следующей формулы Nin≥log2(Nref). Например,

если требуется задавать 6 предустановленных скоростей, то для

этого надо использовать 3 дискретных входа, подключенных к

клеммнику цепей управления ПЧ.


ПЛК Twido и преобразователя частоты Altivar61 посредством

дискретного канала.

Входные сигналы, поступающие на контроллер, формируют-

ся с помощью 5 переключателей.

SB1-переключатель, дающий команду на вращение с выбранной

предустановленной скоростью.

SB2- переключатель, задающий направление вращения двигателя

М (вперёд/ назад).

SB3,SB4,SB5- переключатели, задающие номер предустановленной

скорости вращения двигателя.

С помощью 3 переключателей можно задать 8 номеров пред-

установленных скоростей преобразователя частоты. Номер скоро-

сти определяется кодом, заданным с помощью трёх переключате-

лей (SB3,SB4, SB5). Каждый переключатель может находиться в

28

двух состояниях: замкнут или разомкнут. Состоянию “замкнут” со-

ответствует логическая единица. Состоянию “разомкнут” соответ-

ствует логический ноль. Поэтому с помощью трёх переключателей

можно сформировать трёхразрядный двоичный код. Переключа-

тель SB1 формирует младший разряд кода, переключатель SB2

формирует средний разряд кода, переключатель SB3 формирует

старший разряд кода. Код связан с номером предустановленной

скорости, следующим образом: номер предустановленной скорости

на единицу больше числа, соответствующего заданному коду (но-

мер=код+1). Например, если будут замкнуты переключатели SB1 и

SB2, а переключатель SB3 будет разомкнут, то будет задан код 011,

которому соответствует число 3. Этому числу будет соответство-

вать номер предустановленной скорости 4.

Величины предустановленных скоростей задаются при кон-

фигурировании ПЧ. Надо только иметь в виду, что величина пред-

установленной скорости 1 задаётся иначе, чем величины других

предустановленных скоростей. Предустановленная скорость 1 зада-

ётся аппаратными средствами, а не с помощью конфигурирования

ПЧ, как это имеет место для других предустановленных скоростей.

Выходные дискретные сигналы, формируются с помощью

контактов электромагнитных реле, находящихся внутри програм-

мируемого логического контроллера. Эти контакты замыкают или

размыкают связь между клеммой Ry.Out.Com2(Ry.Out.Com3) и

клеммами 2,3,4,5,6. Клеммы выходных сигналов ПЛК(2,3,4,5,6) со-

единяются с клеммами входных цепей управления преобразователя

частоты. Входные цепи ПЧ могут быть настроены для работы с

сигналами типа Source(источник) или Sink(приёмник). Будем счи-

тать, что эти входы настроены для работы с сигналами типа Source.

Для совместимости ПЛК и ПЧ этом случае подадим на клемму

Ry.Out.Com2 (Ry.Out. Com3) напряжение 24 В от источника пи-

тания. Тогда при замыкании выходного реле ПЛК на вход ПЧ будет

подаваться напряжение 24 В.

Сконфигурируем ПЧ таким образом, чтобы дискретные входы

ПЧ (LI1…LI5) имели следующее функциональное назначение:

LI1- вращение “вперёд”;

LI2- вращение “назад”;

LI3- младший разряд кода номера предустановленной скорости;

LI4- средний разряд кода номера предустановленной скорости;

LI5- старший разряд кода номера предустановленной скорости.

29

Алгоритм работы системы будет заключаться в том, что с по-

мощью переключателя SB2 укажем желаемое направление враще-

ния электродвигателя, а с помощью переключателей SB3,SB4,SB5

зададим номер предустановленной скорости электродвигателя. Пе-

реключив SB1, дадим команду ПЛК на формирование выходных

сигналов, поступающих на входы ПЧ (LI1-LI5).

4.2. КОНФИГУРИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

ALTIVAR61 ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕГО УПРАВЛЕНИЯ ПОСРЕД-

СТВОМ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА

При задании макроконфигурации автоматически задаются ка-

налы для сигналов команд и сигналов задания. Например, при вы-

бранной макроконфигурации “Общее назначение”(Gen.Use) кана-

лом для сигнала задания является аналоговый вход AI1, а каналами

для сигналов команд “Вперёд”, “Назад” являются дискретные вхо-

ды LI1 и LI2.

Для сопряжения ПЧ и ПЛК посредством дискретного канала

надо изменить канал для сигнала задания. Им должны стать дис-

кретные входы LI3,LI4,LI5. Для конфигурирования этих входов и

задания выбранных скоростей выполним следующие действия.

Во-первых, надо указать число заданных скоростей и указать дис-

кретные входы, с помощью которых эти скорости задают. Для ПЧ

Altivar61 доступно только 3 варианта: число заданных скоростей

может быть только 2, 4 или 8. При чём, если выбраны 8 заданных

скоростей, то надо конфигурировать и параметры для 2 и 4 задан-

ных скоростей. Для этого перейдём в окно MAIN

MENU/APPLICATION FUNC/PRESET SPEEDS/2 preset speeds заданные скорости. В этом окне пометим вход LI3. Затем перейдём

в окно MAIN MENU/APPLICATION FUNC/PRESET SPEEDS/4

preset speeds. В этом окне пометим вход LI4. Затем перейдём в ок-

но MAIN MENU/APPLICATION FUNC/PRESET SPEEDS/8 pre-

set speeds. В этом окне пометим вход LI5. Логические сигналы, по-

даваемые на дискретные входы LI3, LI4 и LI5 (LI5-старший раз-

ряд, LI3-младший разряд) определяют номер заданной скорости,

формируемой ПЧ в данный момент.

30

ПЛК TWIDO

TWDLCAE40DRF

Преобразователь частоты Клеммник

ALTIVAR61 силовых

цепей

Клеммник цепей управления

Источник



ABL7RP22403

LI1 LI2 LI3 Com2 2

- +

N L

3 4 LI4 LI5 0V U V W

R S T

QF1

QF2

N

100V/240VAC

L

M

~220 В

Рис. 4.1. Электрическая принципиальная схема сопряжения ПЛК

Twido и преобразователя частоты Altivar61 посредством

дискретного канала

Ry.Out

5 Com3 6

Ry.Out

DCIN

COM0

0 1 2 3 4 AI1 Com

SB1 SB2 SB3 SB4 SB5

~380 В

31

Во-вторых, надо указать величины заданных скоростей. Пунк-

ты меню для задания величины скоростей появятся в окне MAIN

MENU/APPLICATION FUNC/PRESET SPEEDS после задания

числа скоростей. Для задания величины заданных скоростей надо

перейти в соответствующие окна MAIN MENU/APPLICATION

FUNC/PRESET SPEEDS/Preset speed 2,3 и т.д. В них зададим со-

ответствующие скорости. Хотя речь идёт о заданных скоростях, но

в указанных выше окнах задаются не скорости электродвигателя, а

выходные частоты ПЧ. Частоты, соответствующие заданным ско-

ростям, лежат в диапазоне от 0 до 500-1600 Гц (в зависимости от

типа ПЧ). Есть одно существенное исключение из общего правила

определения заданной скорости. Заданную скорость 1 задать по-

добным способом нельзя. Эта скорость задаётся разными способа-

ми. Например, если сигнал задания 1 равен 0, то можно указать (как

это делалось в пункте 3 данного методического пособия), что сиг-

нал задания формируется с помощью аналогового входа AI2, скон-

фигурированного для работы от входного напряжения (а не от то-

кового входного сигнала), и установить перемычку между клеммой

AI1 и com AI. Если требуется иметь ненулевую заданную скорость

1, то на вход AI1 надо подать напряжение, которое будет соответ-

ствовать заданной скорости 1. Для этого можно будет воспользо-

ваться потенциометром, запитанным от встроенного в ПЧ источ-

ника постоянного напряжения, выходы которого выведены на

клеммы управления ПЧ.

Ненулевую заданную скорость 1 можно задать также, напри-

мер, с помощью встроенного графического терминала, указав, что

сигналом задания является HMI. Но в этом случае надо позабо-

титься, чтобы исключить несанкционированный доступ к графиче-

скому терминалу. Такой вариант можно использовать только в

крайнем случае.

4.3. БЛОК-СХЕМА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ

Блок-схема алгоритма управления представлена на рис.4.2.

32

4.4. СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА В СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ TWIDOSUITE И

ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Действия по созданию проекта и описанию оборудования для

данной системы управления аналогичны тем действиям, которые

представлены в разделах 3.6 и 3.7 данного пособия. Отличие за-

ключается только в том, что в данной системе отсутствует модуль

расширения аналоговых входов и выходов, поэтому его не надо

помещать в проект и описывать.

4.5. ОПИСАНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ

Из блок-схемы видно, что алгоритм оперирует только двумя

типами сигналов: входные дискретные сигналы и выходные дис-

SB1=↑1 Нет

Пуск ПЧ назад

LI1=0

LI2=1

Пуск ПЧ вперёд

LI1=1

LI2=0

SB2=1 Нет

Да

Да

Задание номера требуемой предустановленной скорости

LI3=SB3

LI4=SB4

LI5=SB5

Рис.4.2. Блок-схема алгоритма формирования сигналов команд и

сигнала задания по каналам дискретных входов для ПЧ Altivar 61

Инициировать изменения

33

кретные сигналы. Для работы с подобными сигналами используют-

ся битовые переменные, связанные с системой ввода/вывода ПЛК.

В среде разработки TwidoSuite путь к окну описания подоб-

ных переменных следующий: Program/ Configure/ Configure the

Hardware. Находясь в окне Configure the Hardware, надо щёлк-

нуть левой кнопкой мышки по условному обозначению ПЛК, кото-

рое находится в верхней части окна. Появятся таблицы входов и

выходов данного модуля. В данном контроллере имеется 16 дис-

кретных выходов и 24 дискретных входов. В соответствие с прин-

ципиальной схемой (рис.4.1) в системе имеется 5 дискретных вхо-

дов, к которым подсоединены переключатели SB1-SB5, и 5 дис-

кретных выходов, которые подаются на дискретные входы преоб-

разователя частоты LI1-LI5.

Входным сигналам присвоим имена переключателей, кото-

рые подсоединены к соответствующим входам (SB1-SB5), а выход-

ным сигналам присвоим имена входов ПЧ, к которым они подсо-

единяются (LI1-LI5). Вход 0 обозначим SB1, вход 1 обозначим SB2

и т.д. Выход 2 обозначим LI5, выход 3 обозначим LI4, выход 4

обозначим LI3 и т.д.

Для этого в таблице дискретных входов (Table of inputs) в

строке %I0.0 в поле Symbol введём имя SB1. В строке %I0.1 в по-

ле Symbol введём имя SB2. В строке %I0.2 в поле Symbol введём

имя SB3. И так далее. А в таблице дискретных выходов (Table of

outputs) в строке %Q0.2 в поле Symbol введём имя LI5. В строке

%Q0.3 в поле Symbol введём имя LI4. В строке %Q0.4 в поле

Symbol введём имя LI3. И так далее.

4.6. УПРАВЛЯЮЩАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ПЛК TWIDO И ОТЛАДКА

ПРОГРАММЫ НА СТЕНДЕ

На рис.4.3-4.4 представлен исходный текст управляющей

программы, предназначенной для ознакомления с методикой со-

пряжения ПЛК TWIDO и ПЧ Altivar 61 по дискретному каналу.

Доступ к окну ввода исходного текста в среде разработки

TwidoSuite и отладка программы на стенде описаны в разделах 3.9

и 3.10.

34

S

R



Канал сигналов команд- LI1(вперёд),LI2 (назад).

Канал сигнала задания- LI3,LI4,LI5

Задание направления вращения “впрёд”

Rung 0

1 LD

Рис. 4.3. Начало программы сопряжения ПЛК и ПЧ по дискретному

каналу

%I0.0

SB1

S

%Q0.6

LI1

P

%I0.1

SB2

%Q0.5

LI2

Задание направления вращения “назад”

Rung 1

%I0.0

SB1

R

%Q0.6

LI1

P

%I0.1

SB2

%Q0.5

LI2

R

Формирование сигнала LI3

Rung 2

%I0.0

SB1

S

%Q0.4

LI3

P

%I0.2

SB3

%Q0.4

LI3

%I0.2

SB3

R


Rung 3

%I0.0

SB1

S

%Q0.3

LI4

P

%I0.3

SB4

%Q0.3

LI4

%I0.3

SB4

35


1. Какие режимы работы используются для дискретных входов

преобразователя частоты Altivar 61?


дискретному каналу.

3. Какие клеммы управления ПЧ Altivar 61используются для за-

дания предустановленных скоростей?

4. Как задать число предустановленных скоростей при конфигу-

рировании преобразователя частоты Altivar 61?

5. Какие сигналы используются в качестве сигналов задания при

управлении ПЧ Altivar 61 посредством дискретного канала?

6. Какие сигналы используются в качестве сигналов команд при

управлении ПЧ Altivar 61 посредством дискретного канала?

7. Как называются две группы сигналов, управляющих преобра-

зователем частоты?


КОНТРОЛЛЕРА TWIDO С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

ALTIVAR61 ПОСРЕДСТВОМ СЕТИ MODBUS RTU

5.1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

Рис. 4.4. Окончание программы сопряжения ПЛК и ПЧ по дискрет-

ному каналу

R


Rung 4

%I0.0

SB1

S

%Q0.2

LI5

P

%I0.4

SB5

%Q0.2

LI5

%I0.4

SB5

36

Современные устройства промышленной автоматики явля-

ются сетевыми устройствами, т.е. они имеют аппаратные и про-

граммные средства, обеспечивающие применение устройств авто-

матики в составе промышленных информационных сетей. В этой

обширной области действуют различные интерфейсы и протоколы.

Будем рассматривать только интерфейс RS485 и протокол Modbus

RTU. Это обусловлено тем, что основные устройства автоматики

(программируемые логические контроллеры, преобразователи ча-

стоты, мягкие пускатели и т.д.), выпускаемые Schneider Electric,

среди прочих возможностей почти всегда обладают портами, под-

держивающими интерфейс RS485 и протокол Modbus RTU. Это

относится как к простейшим продуктам, начиная с интеллектуаль-

ных реле ZELIO и простых ПЛК TWIDO, предназначенным для

управления отдельными устройствами или простыми установками,

так и к платформам автоматизации (PREMIUM, QUANTUM и

т.п.), предназначенным для управления сложными технологиче-

скими процессами и производствами.

5.2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СОПРЯЖЕНИЯ ПЛК

TWIDO И ПЧ ALTIVAR61 ПОСРЕДСТВОМ ИНФОРМАЦИОННОЙ

СЕТИ ПО ИНТЕРФЕЙСУ RS485


ПЛК TWIDO и ПЧ Altivar 61. По сравнению с принципиальными

схемами для предыдущих вариантов сопряжения она существенно

проще, хотя обладает значительно большими функциональными

возможностями. C помощью информационной сети можно не толь-

ко управлять ПЧ, как в предыдущих случаях, но и получать инфор-

мацию о состоянии ПЧ. Упрощение принципиальной схемы сопро-

вождается усложнением программы для ПЛК, обеспечивающей со-

пряжение ПЛК и ПЧ. Кроме того, при переходе к преобразователям

частоты другого производителя потребуется внести изменение в

программу, так как адреса переменных для параметров преобразо-

вателя частоты у разных производителей могут отличаться. В то

время как при использовании аналоговых или дискретных каналов

для сопряжения ПЛК и ПЧ программу в подавляющем большин-

стве случаев переписывать не надо.

В данной принципиальной схеме для создания порта, под-

держивающего интерфейс RS485, используется последовательный

37

ПЛК TWIDO

TWDLCAE40DRF

Источник



ABL7RP22403

Модуль


TWDAMM3HT

- +

In0

- +

Out

- +

N L

U V W

R S T

QF1

QF2

- +

24VDC N

100V/240VAC

L

M

~220

Рис.5.1. Электрическая принципиальная схема сопряжения ПЛК


информационной сети Modbus

R1 R2


частоты

ALTIVAR61

~380

TWDNAC485T

A B SG RJ45

Modbus

3

соединительный кабель

38

адаптер, который вставляется в соответствующий слот ПЛК

TWIDO. Последовательный адаптер TWDNAC485T имеет клемм-

ник, к которому подсоединяется соединительный кабель, другой

конец которого подсоединён к разъёму RJ45.

В схеме предусмотрен модуль расширения аналоговых сиг-

налов TWDAMM3HT. В принципе модуль расширения аналоговых

сигналов для сопряжения ПЛК и ПЧ не нужен, но он в данном слу-

чае используется для удобства отладки программы сопряжения.

Схема соединительного кабеля для двухпроводной шины

связи представлена на рис.5.2. Хотя кабель содержит три провода

шина связи всё равно называется двухпроводной, так как информа-

ция передаётся по двум проводам A и B. На схеме провода имеют

два обозначения. Обозначение без скобок соответствует протоколу

Modbus. Обозначения в скобках соответствуют стандарту на

RS485 (EIA/TIA-485). Кабель должен быть экранирован и экран должен быть в од-

ной точке подсоединён к защитному заземлению.

8 Common(C)

7

6

5 D0(B)

4 D1(A)

3

2

1

RJ45(male)

Рис. 5.2. Соединительный кабель для связи двух Modbus устройств по

двухпроводной шине

D0(B)

D1(A)

Common(C)

39

ПЛК TWIDO

TWDLCAE40DRF

Источник



ABL7RP22403

Модуль


TWDAMM3HT

- +

In0

- +

Out

- +

N L

U V W

R S T

QF1

QF2

- +

24VDC N

100V/240VAC

L

M

~220

Рис.5.2. Электрическая принципиальная схема сопряжения ПЛК


информационной сети Modbus

R1 R2


частоты

ALTIVAR61

~380

TWDNAC485T

A B SG RJ45

Modbus

3

соединительный кабель

40

5.3. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОТОКОЛЕ MODBUS RTU

Рассмотрим только минимально необходимые сведения, ка-

сающиеся протокола Modbus RTU. Отбор материала обусловлен

несколькими обстоятельствами.

Во-первых, если ограничиться только использованием ПЛК

TWIDO и ПЧ Altivar 61(или Altivar 71), то можно обеспечить

связь между ПЛК и ПЧ с помощью средств Macros Drive среды

разработки TwidoSuite, обладая только самым общим представле-

нием о протоколе Modus Rtu. Надо только правильно конфигури-

ровать стандартные средства Macros Drive ПЛК и правильно пара-

метрировать ПЧ, в частности надо правильно выбрать профиль

управления ПЧ. Методика конфигурирования и параметрирования

описана в разделе 5.7.7 и 5.7.10.

Во-вторых, если в ПЧ по каким-то причинам потребуется вы-

брать профиль управления ПЧ, который не согласуется с Macros

Drive ПЛК или, если ПЛК TWIDO потребуется связать с ПЧ дру-

гих производителей, у которых Modbus-адреса параметров ПЧ не

совпадают с адресами аналогичных параметров для ПЧ фирмы

Schneider Electric, то можно воспользоваться средствами Macros

Comm среды разработки TwidoSuite. В этом случае надо знать чуть

больше о структуре Modbus-посылки.

В-третьих, если потребуется формировать специфические

посылки, то можно воспользоваться командой EXHG среды разра-

ботки TwidoSuite. В этом случае требуется обладать относительно

полным знанием протокола Modbus Rtu или иного протокола, ко-

торый может быть использован в данном случае.

В идеальном случае информационная сеть должна описы-

ваться семиуровневой моделью ISO/OSI, где работа на каждом

уровне регламентируется своим стеком протоколов. В случае Mod-

bus Rtu-сетей связь между идеальной и реальной моделью пред-

ставлена в Таблице 1.

Сеть Modbus RTU является сетью типа главный/ подчинён-

ный (Master/ Slave). В такой сети имеется только один главный

(Master) узел и один или несколько подчинённых (Slave) узлов.

Главный(Master) узел не имеет своего Modbus-адреса. Каждый

подчинённый (Slave) узел сети имеет свой уникальный Modbus-

адрес.

41

Таблица 1.

Только главный (Master) узел сети может инициировать се-

анс связи, послав запрос (unicast request) одному узлу сети или

всем узлам сразу (так называемый широковещательный запрос-

broadcast request). Подчинённые узлы могут только отвечать на

запрос, посланный по их Modbus-адресу. На широковещательный

запрос ни один из подчинённых узлов не отвечает. Связь подобного

типа называется полудуплексной связью.

Любая посылка (запрос или отклик) состоит из пачки байтов,

передаваемых с заданной скоростью. Предположим, что один байт

передаётся за время Tb. Интервалы времени между передачами

байтов, принадлежащих одной посылке, не должны превышать

1.5*Tb. Если после передачи байта пройдёт интервал времени бо-

лее 1.5*Tb и передача следующего байта не начинается, то считает-

ся, что этот байт был последним в посылке. Любой байт, пришед-

ший после отсутствия обмена информацией по линии связи в тече-

ние интервала времени, превышающего 3.5*Tb, считается первым

байтом в новой посылке. Узел-приёмник не знает размер принима-

емой посылки и завершает приём при относительно долгой (более

1.5Tb) “тишине” на линии связи. Такой порядок обмена информа-

цией устраняет многие неприятности, присущие альтернативному

порядку, при котором размер посылки указывается непосредствен-

но в самой посылке или с помощью специальных символов оконча-

ния передаваемого пакета.

Уровень

(Layer)

ISO/OSI

model

ИСО/ОСИ модель Modbus модель

7 Application

Уровень приложений MODBUS Appli-

cation Protocol

6 Presentation Уровень представлений отсутствует

5 Session Сессионный уровень отсутствует

4 Transport Транспортный уровень отсутствует

3 Network Сетевой уровень отсутствует

2 Data Link

Связной уровень MODBUS Serial

Line Protocol

1

Physical

Физический уровень EIA/TIA-485 (or

EIA/TIA-232)

42

Протокол Modus регламентирует не только режим Modbus

Rtu, но и Modbus ASCII. В этом протоколе предусмотрено коди-

рование одного полубайта передаваемой информации с помощью

однобайтного ASCII кода. Количество передаваемых байтов при

этом удваивается без увеличения передаваемой информации. При-

знаком окончания посылки служит приход двух специальных

ASCII кодов. Modbus ASCII сейчас используется только для ста-

рых сетевых устройств и в новых разработках практически не

встречается. Поэтому в данном пособии рассматриваем только ре-

жим Modus Rtu.

5.4. ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ МОДЕЛИ ISO/OSI ДЛЯ

MODBUS RTU.

Физический уровень сети Modbus Rtu регламентируется

стандартом EIA/TIA-485 (или EIA/TIA-232). Ограничимся рас-

смотрением только интерфейса RS485(EIA/TIA-485), который зна-

чительно чаще используется в производственных условиях, чем ин-

терфейс RS232. Этот интерфейс обладает лучшей помехозащищён-

ностью и обеспечивает связь между устройствами, разнесёнными

до1000 метров друг от друга. В то время как интерфейс RS232 при

худшей помехозащищённости позволяет связывать устройства,

разнесённые не более чем на 10-20 метров.

Длина кабеля связи зависит от скорости передачи данных.

Стандартной скоростью передачи информации по протоколу Mod-

bus Rtu является скорость 19200 б/c. Но обмен информацией мож-

но вести на скоростях 1200 б/с -115000 б/с. Важно чтобы настройки

скоростей передачи/ приёма информации для передающего устрой-

ства и принимающего устройства были одинаковыми.

Узлы в Modbus-сети могут физически связываться либо по

двухпроводной, либо по четырёхпроводной линии связи. Наиболее

распространёнными являются двухпроводные линии связи.

На рис.5.3 приведена общая топология двухпроводной линии

связи между узлами Modbus сети. На схеме изображён один глав-

ный (Master) узел и два подчинённых (Slave) узла. Хотя линия свя-

зи (шина) называется двухпроводной она может содержать третий

провод (Common). Два основных провода D0 и D1 образуют урав-

новешенную пару.

43

На схеме приняты следующие обозначения:

T-передатчик;

R-приёмник;

LT-линейный терминатор (резистор, предназначенный для гашения

отражённых волн);

Pull up- резистор, подтягивающий линию D1 к 5 В;

Pull down- резистор, подтягивающий линию D0 к линии Common.

Линейные терминаторы располагаются только по концам ши-

ны связи. Их нельзя располагать в ответвлениях от основной шины,

идущих к подчинённым узлам. Сопротивления резисторов LT рав-

ны 150 Ом и мощности резисторов равны 0,5 Вт.

Провод Common должен быть подсоединён к защитному за-

землению только в одной точке. Как правило, эта точка принадле-

жит главному (Master) узлу. Подтягивающие резисторы (Pull up,

Pull down) предназначены для так называемой поляризации линии.

Поляризация линии может понадобиться для некоторых узлов. Её

необходимость объясняется тем, что при отсутствии передачи дан-

ных по шине её линии оказываются как бы отсоединёнными от

всех узлов сети или, если говорить более точно, то эти линии свя-

заны с узлами очень слабо через устройства с высоким импедансом.

В такой ситуации электромагнитные помехи могут индуцировать

на этих линиях относительно высокое напряжение. Для того, чтобы

избежать подобной ситуации, линии D1 и D0 соединяются с ис-

точником питания 5В и с защитным заземлением (через линию

Common) с помощью резисторов сопротивлением от 450 до 650

Ом.

К шине связи может быть подключено до 32 узлов без ис-

пользования дополнительных устройств, которые называются по-

вторителями (Repeater).

На рис. 5.4 приведена общая топология четырёхпроводной

линии связи между узлами Modbus сети.

На рис.5.5 два узла (главный и подчинённый 1) поддерживают

четырёхпроводной интерфейс и один узел (подчинённый 2) под-

держивает двухпроводной интерфейс. Схема модифицирована та-

ким образом, чтобы обеспечить совместимость узлов различного

типа.

Подключение узла поддерживающего четырёхпроводной ин-

терфейс к двухпроводной шине показано на рис.5.6.

44

Главный(Master)

Подчинённый 2(Slave 2)


T

R

T

R

LT

LT

T

R

Риc. 5.3. Общая топология двухпроводной линии связи между

узлами Modbus сети

5 V

Pull up

Pull down

D1

D0

Common

45




T

R

T

R

LT

LT

T

R

Рис.5.4 Общая топология четырёхпроводной линии связи между

узлами Modbus сети

5 V

Pull up

Pull down

TXD1

TXD0

Common

LT

LT

RXD1

5 V

Pull up

Pull down

RXD0

46




T

R

T

R

LT

T

R

Рис.5.5. Преобразование четырёхпроводной линии связи между

узлами Modbus-сети в двухпроводную

5 V

Pull up

Pull down

TXD1

TXD0

Common

LT

RXD1

RXD0

47

Узел подчинённый 2(Slave 2) поддерживает четырёхпровод-

ный интерфейс, а главный(Master) и подчинённый 1(Slave 1) под-

держивают двухпроводной интерфейс. Надо так соединить четыре

вывода узла подчинённый 2, чтобы можно было его подключить к

двухпроводной шине связи.

5.5. СВЯЗНОЙ УРОВЕНЬ МОДЕЛИ ISO/OSI ДЛЯ MODBUS RTU.

5.5.1. ПРИЁМ/ПЕРЕДАЧА БАЙТА

Как отмечалось в разделе 7.3 любая посылка (запрос или от-

клик) состоит из пачки байтов, передаваемых с заданной скоро-

стью. Байт (8 битов) кодирует передаваемую информацию и ещё

три бита сопровождают приём/передачу каждого информационно-




T

R

T

R

LT

LT

T

R

Рис.5.6. Подключение узла, поддерживающего четырёхпроводной

интерфейс к двухпроводной линии связи между узлами Modbus сети

5 V

Pull up

Pull down

D1

D0

Common

48

го байта. Информация передаётся побитно. На рис.5.7 представле-

на последовательность передаваемых битов при наличии бита па-

ритета (пар бит).

На рис.5.8 представлена последовательность передаваемых би-

тов при отсутствии бита паритета.

Стартовый бит всегда равен логическому нулю. Стоповый

бит всегда равен логической единице. Информационные биты зави-

сят от передаваемой информации. Передача информационного бай-

та начинается с младшего значащего бита (МЗБ) и завершается

старшим значащим битом (СЗБ).

Бит паритета используется для обнаружения некоторых оши-

бок при передаче информации. Бит паритета должен либо при всех

посылках присутствовать, либо при всех посылках отсутствовать.

Это надо решить при конфигурировании устройств, образующих

…

старт

бит

МЗБ

1

бит

2

бит

СЗБ

8

бит

7

бит

пар

бит

стоп

бит

Начало

передачи

байта

Окончание

передачи

байта

Рис.5.7. Структура приёма/передачи байта при наличии бита паритета

T,мс

…

старт

бит

МЗБ

1

бит

2

бит

СЗБ

8

бит

7

бит

стоп

бит

Начало

передачи

байта

Окончание

передачи

байта

Рис.5.8. Структура приёма/передачи байта при отсутствии бита паритета

T,мс

стоп

бит

49

информационную сеть. Биты паритета могут быть двух типов: бит

контроля чётности (Even), и бит контроля нечётности (Odd). Зна-

чение передаваемого бита паритета зависит от передаваемого ин-

формационного байта и от типа бита паритета.

Бит контроля чётности принимает такое значение, чтобы

число передаваемых битов (не считая стоп - бит), равных логиче-

ской единице, было чётным. Например, при передаче информаци-

онного байта 0110 01000 бит контроля чётности должен стать рав-

ным 1, чтобы число передаваемых единиц оказалось чётным.

Бит контроля нечётности принимает такое значение, чтобы

число передаваемых битов (не считая стоп - бит), равных логиче-

ской единице, было нечётным. Например, при передаче информа-

ционного байта 0110 01000 бит контроля нечётности должен стать

равным 0, чтобы число передаваемых единиц оказалось нечётным.

Избыточность при передаче информации позволяет обнару-

живать любые одиночные ошибки и любые ошибки, нарушающие

чётность или нечётность числа передаваемых логических единиц.

Если при конфигурировании устройств, входящих в Modbus-сеть,

будет указано, что биты паритета будут являться битами контроля

чётности, то приём кадра (байта и бита паритета) с нечётным чис-

лом логических единиц будет означать возникновение ошибки при

передаче информации.

5.5.2. ПРИЁМ/ПЕРЕДАЧА ПОСЫЛКИ (ФРЕЙМА)

Начало и окончание Modbus Rtu-посылки (фрейма), как уже

было сказано в разделе 7.3, определяется не специальными симво-

лами или метками, а временными интервалами между передавае-

мыми байтами. Единицей отсчёта времени служит время, необхо-

димое для передачи одного байта при данной скорости передачи.

Как и раньше обозначим это время символом Tb. В одном фрейме

не может быть более 256 байтов. Каждый байт, образующий фрейм,

должен передаваться без большой задержки после передачи преды-

дущего байта. Допустимая задержка не должна превышать 1,5*Tb.

Если после передачи байта пройдёт интервал времени, превышаю-

щий 3,5*Tb, то это будет означать, что этот байт был последним

байтом фрейма. Первый байт, пришедший через интервал времени

3,5*Tb после приёма последнего байта, должен считаться первым

50

байтом нового фрейма. На рис.5.9 показана правильная последова-

тельность передачи байтов и фреймов.

На рис.5.10 показана неправильная последовательность пере-

дачи байтов и фреймов.

На рис.5.10 указаны две ошибки, возникшие при передаче ин-

формации. При передаче первого фрейма третий байт фрейма при-

шёл через интервал времени, превышающий 1,5*Tb. Этот фрейм

будет признан переданным с ошибкой, и приёмное устройство не

будет его анализировать, и не будет реагировать на сообщение, ко-

торое в нём закодировано.

1-ый

байт

фрейма

T>3,5Tb

Tb

T<1,5Tb

Последний

байт

фрейма

T>3,5Tb

T,c

1-ый

байт

фрейма

Последний

байт

фрейма

Рис.5.9. Диаграмма корректной передачи посылок по протоколу Modbus Rtu

1-ый

байт

фрейма

T>3,5Tb

Tb

T>1,5Tb

Последний

байт

фрейма

T<3,5Tb

T,c

1-ый

байт

фрейма

Последний

байт

фрейма

Рис.5.10. Диаграмма некорректной передачи посылок по протоколу

Modbus Rtu

51

Передача второго фрейма началась раньше допустимого вре-

мени, так как передача началась через интервал времени T<3,5*Tb.

Этот фрейм также будет признан принятым с ошибкой.

5.5.3. СТРУКТУРА ФРЕЙМА

Каждый байт в фрейме имеет своё функциональное назначе-

ние. Структура фрейма представлена на рис.5.11.

Фрейм передачи/приёма обозначается как блок данных при-

ложениия-БДП (ADU-application data unit). Такая структура

фрейма характерна для разных протоколов. Специфическая для

протокола часть фрейма называется протокольным блоком данных

ПБД (PDU-protocol data unit). ПБД зависит от протокола, исполь-

зуемого при коммуникации.

В поле address указывается адрес подчинённого (Slave)

устройства, которому предназначается посылка или от которого

возвращается ответ на запрос. Адрес может принимать значения от

1до 247. Если адрес равен 0, то эта посылка предназначена для всех

подчинённых узлов Modbus Rtu-сети. На такой широковещатель-

ный (broadcast) запрос подчинённые узлы не отвечают, но выпол-

няют действия, указанные в данном запросе.

В поле code указывается код функции, которую должен вы-

полнить подчинённый(Slave) узел. В следующем разделе данного

пособия рассмотрены некоторые Modbus Rtu-функции.

Рис.5.11. Структура Modbus Rtu фрейма

address

Адрес modbus-

устройства

1 байт

code

Код функции

1 байт

data

Данные

N байтов

CRC

Контрольная

сумма CRC

2 байта

Младший

байт CRC

Старший

байт CRC

PDU

ADU

52

В поле data может быть N байтов. Число N лежит в диапазоне

от 0 до 252. Конкретное значение данного числа зависит от функ-

ции, заданной в поле code.

В поле CRC(Cyclical Redundancy Checking) задаётся кон-

трольная сумма, автоматически рассчитанная по методу CRC для

всех байтов, входящих во фрейм. Приёмник информации, приняв

фрейм, вычисляет контрольную сумму CRC и сравнивает вычис-

ленную контрольную сумму с принятой контрольной суммой. Если

эти суммы равны, то считается, что передача информации проведе-

на без ошибок.

5.6. УРОВЕНЬ ПРИЛОЖЕНИЙ ДЛЯ МОДЕЛИ ISO/OSI

ДЛЯ MODBUS RTU.

5.6.1. МОДЕЛЬ ДАННЫХ MODBUS RTU

Все переменные делятся на четыре типа. Кроме того, имеют-

ся нестандартизированные типы переменных, например, перемен-

ные для хранения чисел с плавающей точкой. Модель данных Mod-

bus Rtu представлена в таблице 2.

Таблица 2.

Тип переменных Тип

объекта

Действия Комментарий

Дискретные

входы

Discretes

Input

1 бит Только

чтение

Изменяется си-

стемой вво-

да/вывода



выходы

Coils 1 бит Чтение/запись Изменяется

пользовательской

программой

Входные

регистры

Input

Registers

16-

битное

слово

Только

чтение

Изменяется си-

стемой вво-

да/вывода


Регистры

приложений

Holding

Registers

16-

битное

слово

Чтение/запись Изменяется

пользовательской

программой

53

Имеется четыре типа переменных. Два типа переменных не

зависят от программы пользователя (Дискретные входы, Входные

регистры). Их величина определяется системой ввода/вывода Mod-

bus устройства и зависит только от внешних сигналов. Поэтому по

Modbus сети можно только читать значения переменных этого типа

и по Modbus сети нельзя менять их значение.

Два типа переменных зависят от программы пользователя

(Дискретные выходы, Регистры приложений). Их величина опреде-

ляется программой пользователя. Поэтому по Modbus сети можно

и читать значения переменных этого типа и по Modbus сети можно

менять их значение.

5.6.2. МОДЕЛЬ АДРЕСОВ MODBUS RTU ПЕРЕМЕННЫХ

Адрес Modbus переменной задаётся с помощью 16 битов (16

битов=2 байта=1 слово), т.е. адреса задаются из числового диапазо-

на от 0 до 65535. Адреса переменных разного типа могут быть

численно одинаковыми, но при этом указывать на разные области

памяти, в которых хранятся эти переменные. Это значит, что для

каждого типа переменных выделяется своя логическая область ад-

ресного пространства.

Связь между логической областью адресного пространства и

Память данных

Modbus Rtu устройство


входы


выходы

Входные

регистры

Регистры


Modbus запрос

Рис.5.12. Модель адресного пространства. Вариант А.

54

физическими областями, в которых реально хранятся эти перемен-

ные, может быть разной и не жёстко регламентируется протоколом

Modbus. Эта связь устанавливается разработчиком программного

обеспечения для Modbus устройств. Рассмотрим только два наибо-

лее распространённых варианта.

Вариант А. Для разных логических областей адресного про-

странства выделяются разные физические области памяти данных

Вариант Б. Для разных логических областей адресного про-

странства выделяется единая физическая область памяти данных.

В случае варианта А к определённой физической области

памяти можно получить доступ только с помощью команды, пред-

назначенной для доступа к логической области переменных, соот-

ветствующей данной физической области. В случае варианта Б к

физической области памяти можно получить доступ с помощью

команды, предназначенной для доступа к любой логической обла-

сти.

5.6.3. MODBUS RTU ФУНКЦИИ

Память данных

Modbus Rtu устройство


входы


выходы

Входные

регистры

Регистры


Modbus запрос

Рис.5.13. Модель адресного пространства. Вариант Б.

55

Modus Rtu функции в основном связаны с чтением и запи-

сью информации в Modbus переменные. В данном разделе рас-

смотрим только две Modbus Rtu функции, которые нам понадобят-

ся для сопряжения ПЛК TWIDO и ПЧ Altivar61. Рассмотрим

функцию чтения N регистров приложений (Read Holding Registers)

и функцию записи N регистров приложений (Write Multiple Regis-

ters).

5.6.4. ФУНКЦИЯ ЧТЕНИЯ N РЕГИСТРОВ (READ HOLDING REGISTERS)

Эта функция предназначена для чтения неразрывного блока,

состоящего из N регистров приложений, из удалённого устройства.

Для реализации данной функции главный (Master) узел сети фор-

мирует фрейм запроса к удалённому подчинённому (Slave) узлу

сети и принимается фрейм отклика от удалённого подчинённого

(Slave) узла сети. Допустимое время ожидания отклика определяет-

ся при конфигурировании главного узла. Превышение допустимого

времени ожидания отклика воспринимается как ошибка при обмене

информацией.

Протокольный блок данных (PDU) для запроса данной ко-

манды от Master-узла имеет следующую структуру

Код функции Function code 1 байт 0х03

Начальный ад-

рес Starting address 2 байта От 0х0000 до

0хFFFF

Число реги-

стров Quantity of reg-

isters

2 байта N от 1 до

127(0х7D)

Пример 1. Надо сформировать фрейм для команды чтения 4

регистров приложений из Slave-узла с Modbus-адресом 0х06.

Начальный адрес блока читаемых регистров равен 0х0129.

Адрес

Slave-

узла

Код

Modbus-

функции

Начальный

адрес блока

регистров

Количество

читаемых

регистров


сумма CRC

СБ МБ СБ МБ МБ СБ

0х06 0х03 0х01 0х29 0х00 0х04 CRCL CRCH

56

Обратите внимание на то, что при передаче двухбайтных чи-

сел, в начале передаётся старший байт (СБ), а затем младший (МБ).

Но при передаче двухбайтной контрольной суммы, в начале пере-

даётся младший байт, а затем старший. В данном примере кон-

трольная сумма (КС) не вычислялась и вместо численного значения

контрольной суммы используется её символьное обозначение.

Протокольный блок данных(PDU) для отклика на данную

команду от Slave-узла имеет следующую структуру


Число возвра-

щаемых байтов Byte count 1 байт 2*N

От 2 до 254

Значения реги-

стров Registers value 2*N

байтов

Пример 2. Предположим, что на Slave-узле с адресом 0х06 в

регистрах приложений с адресами 0х0129, 0x012A, 0x012B, 0х012С

хранится следующая информация

Адрес регистров 0х0129 0х012A 0x012B 0х012С

Данные, хранящи-

еся в регистрах

0х2345 0x0011 0x6715 0х0782

Надо сформировать фрейм для отклика Slave-узла на коман-

ду чтения 4 регистров приложений из Slave-узла с Modbus-адресом

0х06. Начальный адрес блока читаемых регистров равен 0х0129.

Фрейм возврата (массив байтов, возвращаемых Slave-узлом)

приведён в таблице.

Адрес

Slave-

узла

Код

Mod-

bus-

фун-

ции

Чис-

ло

бай-

тов

Значения регистров приложений КС

CRC

Р0х0129 Р0х012A Р0x012B Р0х012С МБ СБ

СБ МБ СБ МБ СБ МБ СБ М

Б

0х06 0х03 0х08 0х23 0х45 0х00 0х11 0х67 0х15 0х07 0х8

2

CL C

H

Здесь: СБ-старший байт двухбайтового слова;

57

МБ-младший байт двухбайтового слова;

КС-контрольная сумма;

CL-младший байт контрольной суммы;

CH-старший байт контрольной суммы.

5.6.5. ФУНКЦИЯ ЗАПИСИ N РЕГИСТРОВ ПРИЛОЖЕНИЙ

(WRITE MULTIPLE REGISTERS).

Эта функция предназначена для записи массива, состоящего

из N двухбайтных слов, в неразрывный блок регистров приложе-

ний удалённого Slave-устройства. Для реализации данной функции

главный (Master) узел сети формирует фрейм запроса к удалённо-

му подчинённому (Slave) узлу сети и принимается фрейм отклика

от удалённого подчинённого (Slave) узла сети. Допустимое время

ожидания отклика определяется при конфигурировании главного

узла. Превышение допустимого времени ожидания отклика вос-

принимается как ошибка при обмене информацией.

Протокольный блок данных(PDU) для запроса данной ко-

манды от Master-узла имеет следующую структуру.




0хFFFF



isters


127(0х7D)

Число байтов Byte count 1 байт 2*N

Значения реги-

стров Registers value 2*N

байтов

Пример 3. Надо сформировать фрейм для команды записи

массива данных в неразрывный блок, состоящий из 4 регистров

приложений в Slave-узел с Modbus-адресом 0х06. Начальный ад-

рес блока записываемых регистров равен 0х0129. После заверше-

ния выполнения команды на Slave-узле с адресом 0х06 в регистрах

приложений с адресами 0х0129, 0x012A, 0x012B, 0х012С должна

храниться следующая информация.

58

Адрес регистров 0х0129 0х012A 0x012B 0х012С

Данные, хранящи-

еся в регистрах

0х2345 0x0011 0x6715 0х0782

Фрейм для решения примера 3 приведён в ниже

Адрес

Slave-

узла

Код

Modbus-

фунции

Начальный адрес

блока в Slave-

узле

Число регистров Число

байтов

СБ МБ СБ МБ

0х06 0х10 0х01 0х29 0х00 0х04 0х08

1 2 3 4 5 6 7

Значения регистров приложений КС

CRC

Р0х0129 Р0х012A Р0x012B Р0х012С МБ СБ

СБ МБ СБ МБ СБ МБ СБ М

Б

0х23 0х45 0х0

0

0х1

1

0х67 0х15 0х07 0х8

2

CL C

H

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Фрейм состоит из 17 байтов. Обратите внимание на то, что

при передаче двухбайтных чисел, в начале передаётся старший

байт (СБ), а затем младший (МБ). Но при передаче двухбайтной

контрольной суммы, в начале передаётся младший байт, а затем

старший. В данном примере контрольная сумма (КС) не вычисля-

лась и вместо численного значения контрольной суммы использу-

ется её символьное обозначение.

Протокольный блок данных(PDU) для отклика на данную

команду от Slave-узла имеет следующую структуру.




0хFFFF



isters


127(0х7D)

59

Пример 4. Надо сформировать фрейм для отклика от Slave-

узла на команду записи 4 регистров приложений из Master-узла в

Slave-узел с Modbus-адресом 0х06. Начальный адрес блока записы-

ваемых регистров равен 0х0129. Полностью запрос разобран в

примере 3. Фрейм возврата (массив байтов, возвращаемых Slave-

узлом) приведён ниже.

Адрес

Slave-

узла

Код

Modbus-

функции


рес блока реги-

стров

Количество

записываемых

регистров


сумма CRC

СБ МБ СБ МБ МБ СБ

0х06 0х10 0х01 0х29 0х00 0х04 CRCL CRCH

Здесь: СБ-старший байт двухбайтового слова;

МБ-младший байт двухбайтового слова;

CRCL-младший байт контрольной суммы;

CRCH-старший байт контрольной суммы.

5.6.6. ОШИБКИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИИ

Если Slave-узел принимает запрос от Master-узла без оши-

бок и может нормально его обработать, то по завершении обработ-

ки запроса Slave-узел возвращает нормальный ответ Master-узлу.

Структура нормального ответа приведена в разделах 5.6.4 и 5.6.5.

Если Slave-узел не получает запрос из-за коммуникационных

ошибок, например, из-за обрыва кабеля связи, то он, естественно,

не возвращает ответ Master-узлу. Master-узел, по истечение допу-

стимого времени ожидания отклика, реагирует на эту аварийную

ситуацию.

Если Slave-узел принимает запрос от Master-узла, но обнару-

живает коммуникационные ошибки, например, бит паритета не со-

ответствует передаваемой информации или вычисленная кон-

трольная сумма CRC не соответствует принятой контрольной сум-

ме, то Slave-узел не возвращает ответ Master-узлу. Master-узел,

по истечение допустимого времени ожидания отклика, реагирует на

эту аварийную ситуацию.

Если Slave-узел принимает запрос от Master-узла без ком-

муникационных ошибок, но не может обработать его (например,

60

из-за того, что отсутствует переменная с запрашиваемым адресом),

то он возвращает ответ Master-узлу о возникновение исключи-

тельной ситуации и указывает на тип этой исключительной ситуа-

ции.

Протокольный блок данных(PDU) для отклика при возник-

новении исключительной ситуации имеет следующую структуру

Код ошибки Error code 1 байт 0х80+код функ-

ции

Код исключи-

тельной ситуа-

ции

Exception code 1 байт 0x01, 0x02, 0x03,

0x04

Код ошибки при выполнении функции 0х03(чтение реги-

стров приложений) будет равен 0х80+0х03=0х83

Код ошибки при выполнении функции 0х10(запись регистров

приложений) будет равен 0х80+0х10=0х90

Коды исключительных ситуаций имеют следующий смысл:

0х01-незаконная функция (принят код функции, неизвестной

Slave-узлу) ;

0х02-незаконный адрес данных (указан несуществующий на

данном Slave-узле адрес данных);

0х03-незаконное значение переменной;

0х04-при выполнение команды возникла ошибка, неисправимая

для Slave-узла.

Имеются и другие коды исключительных ситуаций. О них

можно узнать в технической документации, приведённой в библио-

графическом списке.

Пример 5. Надо сформировать фрейм для отклика от Slave-

узла на команду с кодом 0х03, посланную из Master-узла в Slave-

узел с Modbus-адресом 0х06. Пусть в этой команде указан неза-

конный адрес регистра.

Адрес

Slave-узла

Код ошиб-

ки

Код исключи-

тельной ситуа-

ции

Контрольная сумма

CRC

МБ СБ

0х06 0х83 0х02 CRCL CRCH

61

5.7. СОПРЯЖЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ MACROS

DRIVE СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ TWIDOSUITE.

5.7.1. АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ

Для отладки программы сопряжения на стенде, упрощенная

принципиальная схема которого приведена на рис.5.1, воспользу-

емся следующим алгоритмом. Преобразуем напряжение, подавае-

мое на вход модуля расширения с помощью потенциометра R1, в

цифровой код. Входное напряжение находится в диапазоне 0-10 В.

Модуль расширения имеет 12-ти разрядный АЦП, поэтому цифро-

вой код может находиться в диапазоне 0-4095 дискрет АЦП.

Если входное напряжение будет выше напряжения, соответ-

ствующего середине диапазона плюс зона нечувствительности, то

контроллер даёт команду преобразователю частоты по Modbus се-

ти на вращение вперёд. Если входное напряжение будет ниже

напряжения, соответствующего середине диапазона минус зона не-

чувствительности, то контроллер даёт команду преобразователю

частоты по Modbus сети на вращение назад. Если входное напря-

жение попадает в зону нечувствительности, то контроллер даёт ко-

манду преобразователю частоты по Modbus сети на остановку. Ри-

сунок 5.14 поясняет выбор направления вращения.

Рис.5.14 Определение направления вращения

Uвх, дисрет

Направление вращения

Назад

Стоп

Вперёд

2048 4095 2095 2000 0

62

Скорость вращения электродвигателя зависит от выходной

частоты преобразователя. Эту частоту будем задавать с помощью

напряжения, подаваемого на вход модуля расширения с помощью

потенциометра R2.

Частота, измеряемая в Герцах, для вращения вперёд будет

вычисляться по следующей формуле:

𝑓 =(𝑈вх.дискр−2096)∗50

2000=

(𝑈вх.дискр−2096)

40.

Частота, измеряемая в Герцах, для вращения назад будет вы-

числяться по следующей формуле:

𝑓 =(2000−𝑈вх.дискр)∗50

2000=

(2000−𝑈вх.дискр)

40.

Частота в данном случае вычисляется как относительное от-

клонение входного напряжения (измеряемого в дискретах АЦП) от

середины диапазона с учётом зоны нечувствительности, равной 96

дискретам. Середине диапазона входного напряжения соответству-

ет 2048 дискрет (весь диапазон, как было указано выше, равен 4096

дискрет). Зону нечувствительности принимаем равной 96 дискрет

(половина зоны нечувствительности равна 48 дискрет), поэтому

весь диапазон изменения входного напряжения, соответствующего

одному направлению вращения (вперёд или назад), равен 2048-

48=2000 дискрет. Этому диапазону соответствует частота равная 50

Гц. Обазуем следующую пропорцию

Отклонение напряжения(дискреты) ~ f(Гц)

2000(дискрет) ~ 50( Гц)

Откуда следуют вышеприведённые формулы. Рис.5.15 по-

ясняет расчёт частоты выходного напряжения преобразователя ча-

стоты.

Рис.5.15. Расчёт частоты выходного напряжения преобразователя частоты

Uвх, дисрет

f, Гц

2048 4095 2095 2000 0

50

2000

63

5.7.2. ОПИСАНИЕ ФУНКЦИЙ MACROS DRIVE СРЕДЫ

РАЗРАБОТКИ TWIDOSUITE

Проще всего сопрягать ПЛК TWIDO с ПЧ Altivar61 с помо-

щью функций Macros Drive среды разработки управляющих про-

грамм TwidoSuite. Для решения задачи сопряжения с помощью

данных функций надо обладать только элементарными сведениями

о протоколе Modbus Rtu. Существенным недостатком этого спосо-

ба является то, что с помощью указанных функций можно только

задать направление вращения электродвигателя, задать частоту

вращения электродвигателя, остановить вращение электродвигате-

ля и узнать о некоторых состояниях преобразователя частоты. Все

эти действия можно осуществить только, если выбрать определён-

ный профиль управления преобразователя частоты. С помощью

этих функций нельзя узнать или изменить значения произвольных

параметров преобразователя частоты. Конечно, для большинства

случаев, перечисленных выше действий, вполне хватит для сопря-

жения ПЛК TWIDO с ПЧ Altivar61.

В соответствии с протоколом к Modbus-сети может быть

подключено без повторителей до 32 подчинённых(Slave) устройств.

Повторители-это устройства, усиливающие электрический сигнал.

Поэтому для большинства Modbus-сетей достаточно иметь до 32

программных драйверов, управляющих процессом связи ПЛК

TWIDO c Modbus-устройствами. Именно такое количество про-

граммных драйверов можно создать с помощью Macros Drive.

Программный драйвер имеет номер из диапазона 0-31.

Каждый программный драйвер выполняет шесть функций:

D_MANAGER;

D_SELECT_SPEED;

D_RUN_FWD;

D_RUN_REV;

D_STOP;

D_CLEAR_ERR.

Рассмотрим функции Macros Drive.

D_MANAGER-функция, которая управляет работой ПЧ Alti-

var61(ATV). Эта функция должна выполняться в начале каждого

программного цикла. Она должна выполняться раньше других

функций Macros Drive. Параметром данной функции является но-

мер драйвера, который получает управление Modbus-сетью в дан-

64

ный программный цикл. Например, если активным должен стать

драйвер с номером 0, то для этого должна быть выполнена функция

D_MANAGER 0.

D_SELECT_SPEED-функция, которая задаёт частоту вы-

ходного напряжения преобразователя частоты.

D_RUN_FWD-функция, которая передаёт команду преобра-

зователю частоты на вращение электродвигателя вперёд.

D_RUN_REV-функция, которая передаёт команду преобра-

зователю частоты на вращение электродвигателя назад.

D_STOP-функция, которая передаёт команду преобразовате-

лю частоты на остановку вращения электродвигателя.

D_CLEAR_ERR-функция, которая очищает буфер кодов

ошибок, принятых от преобразователя частоты.

Параметром всех функций является номер драйвера, который

должен выполнять данную функцию. Повторим ещё раз, что преж-

де чем драйвер (например, с номером 5) сможет выполнить какую-

то функцию он должен быть активирован с помощью команды

D_MANAGER 5. Кроме того, при создании проекта все драйверы,

которые предполагается использовать в программе должны быть

зарегистрированы и сконфигурированы. Процесс регистрации и

конфигурирования описан ниже.

Все функции, кроме D_SELECT_SPEED, не требуют пред-

варительного присваивания значений ассоциированным с данной

функцией переменным. С функцией D_SELECT_SPEED N ассо-

циированы две переменные: D_SETPOINT_MOD_N и

D_SETPOINT_N. Вместо N в тексте программы требуется указать

конкретный номер драйвера, с которым будет работать функция

D_SELECT_SPEED N.

Переменная D_SETPOINT_MOD_N указывает на режим за-

дания скорости. Возможны два режима: режим плавного изменения

скорости и режим использования 7 предустановленных скоростей.

Переменная D_SETPOINT_MOD_N принимает 8 значений от 0 до

7. Для того, чтобы выбрать режим плавного изменения скорости,

необходимо присвоить этой переменной значение равное 0. Если

же этой переменной присвоить одно из значений из диапазона 1-7,

то будет выбран режим вращения двигателя с предустановленной

скоростью, номер которой присвоен переменной

D_SETPOINT_MOD_N. Сами предустановленные скорости зада-

ются при конфигурировании частотного преобразователя. Методи-

65

ка задания предустановленных скоростей описана в разделе 6.4

данного пособия.

Переменная D_SETPOINT_N используется только в режиме

плавного изменения скорости. Ей присваивается значение частоты

выходного напряжения ПЧ.

Пример 6.

Задать частоту выходного напряжения преобразователя ча-

стоты равной 34 Гц. Предположим, что используется драйвер 3, ко-

торый соответствующим образом зарегистрирован и сконфигури-

рован. Функция D_SELECT_SPEED должна работать в режиме

плавного изменения скорости.

Задаём режим плавного изменения скорости

D_SETPOINT_MOD_3:=0

Задаём величину частоты выходного напряжения ПЧ

D_SETPOINT_3:=34

Выполняем функцию D_SELECT_SPEED 3, которая

передаёт ПЧ численное значение частоты выходного

напряжения ПЧ

D_SELECT_SPEED 3

Пример 7.

Задать частоту выходного напряжения преобразователя ча-

стоты равной 5-ой предустановленной скорости. Предположим, что

используется 3-ий драйвер, который соответствующим образом за-

регистрирован и сконфигурирован. Функция D_SELECT_SPEED

должна работать в режиме использования предустановленных ско-

ростей.

Задаём режим использования предустановленных скоро-

стей и указываем номер предустановленной скорости

D_SETPOINT_MOD_3:=6

Выполняем функцию D_SELECT_SPEED 3, которая

передаёт ПЧ численное значение частоты выходного

напряжения ПЧ

D_SELECT_SPEED 3

Для корректной работы функции D_SELECT_SPEED надо

изменить некоторые параметры ПЧ Altivar 61.Число предустанов-

ленных скоростей (PS) должно быть выбрано равным 8.

CD13 принимает информацию о PS2.


66


5.7.3. БЛОК-СХЕМА АЛГОРИТМА СОПРЯЖЕНИЯ

ПЛК TWIDO С ПЧ ALTIVAR61

Блок-схема алгоритма представлена на рис.5.16. В блок-

схеме кроме функций Macros Drive, которые описаны в предыду-

щем подразделе, присутствуют следующие переменные.

A_INPUT- переменная, в которой хранится код (в дискретах

АЦП) входного напряжения, задаваемого потенциометром R2. Этот

код принимает значения из диапазона 0-4095.

DIRECT-переменная, определяющая направление вращения

электродвигателя. Если DIRECT=1, то двигатель должен вращать-

ся вперёд. Если DIRECT=0, то двигатель должен вращаться назад.

DELTA-переменная, равная отклонению входного напряже-

ния (измеряемому в дискретах АЦП) от середины диапазона с учё-

том зоны нечувствительности. Переменная используется для расчё-

та заданной частоты выходного напряжения ПЧ.

SPEED- заданная частота выходного напряжения ПЧ, изме-

ряемая в Гц.

5.7.4. СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА В СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ TWIDOSUITE

Войдём в среду разработки TwidoSuite. По умолчанию сразу

попадаем в окно Project. В левом верхнем углу этого окна есть па-

нель Project management, в которой имеется список возможных

действий. Выберем действие Create a new project (Создать новый

проект). В средней части окна появится панель Project information.

Надо в поле Project внести имя проекта английскими буквами. В

поле Directory внести путь к папке, в которой будет храниться дан-

ный проект. Для завершения создания проекта надо нажать на вир-

туальную кнопку Create.

.

67

Инициализация MacroDrive

D_MANAGER 0

A_INPUT>2095

A_INPUT<2000

DIRECT=1

Да

Да

Нет

DIRECT=0

Нет

Подготовить данные для задания

частоты выходного напряжения ПЧ

D_SETPOINT_MODE_0:=0

D_SETPOINT _0:=SPEED

D_SELECT_SPEED 0

DELTA=A_INPUT-2095

DELTA=2000-A_INPUT

2000<A_INPUT<2095

DELTA=0

Да

SPEED=DELTA/40

Рис.5.16 Блок-схема алгоритма сопряжения ПЛК Twido с ПЧ

Altivar61средствами Macros Drive среды разработки TwidoSuite

DIRECT=1 D_RUN_FWD 0

Нет

Да

Нет

DIRECT=0 D_RUN_REV 0

Да

Нет

SPEED=0 D_STOP 0

Да

Нет

68

5.7.5. ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ, ВХОДЯЩЕГО В ПРОЕКТ

Перед началом составления исходного текста управляющей

программы для ПЛК надо описать оборудование, входящее в состав

системы управления. Для этого вбираем пункт Describe основного

меню и попадаем в окно описания оборудования. Конечно, надо

описывать не всё оборудование, а только то, которое имеется в

списке Catalog.

В начале, удалим всё оборудование из окна Describe, а затем

поместим в это окно программируемый логический контроллер,

который является основой проекта. Мы будем использовать для

проекта контроллер TWIDO модификации TWDLCAE40DRF.

Для того, чтобы найти требуемый контроллер в панели Catalog

развернём список Bases, затем развернём список Compact, в нём ле-

вой кнопкой мышки захватим ПЛК TWDLCAE40DRF и перета-

щим его в пустое окно Describe.

Для задания частоты выходного напряжения преобразователя

частоты будем использовать напряжение, формируемое с помощью

потенциометра R1, изображённого на рис.5.1. Для сопряжения по-

тенциометра и ПЛК будем использовать модуль расширения анало-

говых входов выходов TWDAMM3HT. Для того, чтобы поместить

этот модуль в окно Describe в панели Catalog развернём список Ex-

pansion modules, затем Analog expansions и выберем из списка

модуль TWDAMM3HT. Захватим этот модуль левой кнопкой

мышки и поместим справа от изображения ПЛК в окне Describe.

Под панелью Catalog имеется панель, в которой дается краткая ха-

рактеристика возможностей выбранного модуля (на английском

языке). Этот модуль имеет два аналоговых входа и один аналого-

вый выход. Для данного проекта будем использовать только один

аналоговый вход IN0, который надо сконфигурировать для работы

с входными напряжениями, а не с входными токами. Процесс кон-

фигурирования описан в подразделе “Описание переменных”.

Для связи ПЛК TWIDO и ПЧ Altivar61 потребуется после-

довательный адаптер TWDNAC485T. Поместим его в окно De-

scribe. В панели Catalog развернём список Serial Adapter и в нём

выберем адаптер TWDNAC485T. При выборе этого адаптера в

окне Describe в левой нижней части условного обозначения ПЛК

появится зелёный квадрат, указывающий место, в которое надо по-

местить адаптер. В панели краткого описания свойств указано, что

69

данный адаптер согласует последовательный порт ПЛК с сетью

поддерживающей интерфейс RS485. На данном этапе следует

сконфигурировать данный адаптер. Для этого надо щёлкнуть пра-

вой кнопкой мышки по обозначению провода, выходящего из адап-

тера, подсоединённого к ПЛК. Появится всплывающее окно Con-

figuration… Щёлкнуть левой кнопкой мышки по этому окну, при

этом развернётся окно Configuration. В этом окне указан номер пор-

та ввода-вывода. В нём также имеются два поля, в которых надо

указать тип протокола(Type) и адрес ПЛК(Address). Значения в

эти поля вводятся из выпадающего списка, вызываемого щелчком

левой кнопки мышки. В поле Type выбираем Modbus, а в поле Ad-

dress выбираем Master.

Основная цель данного проекта заключается в том, чтобы

научиться связывать ПЛК TWIDO и ПЧ Altivar 61. Поместим в

окно Describe преобразователь частоты Altivar 61. И укажем его

сетевые свойства. Для этого в панели Catalog развернём список

Network Elements, а в нём развернём список Modbus Elements, в

котором выберем ATV61 и поместим его на свободном месте в

окне Describe. Для указания сетевых свойств ATV61 щёлкнем по

нему правой кнопкой мышки, появится выпадающее окно, в кото-

ром есть строка Configuration… Щелчком левой кнопки мышки

откроем это окно. В нём имеется три поля: Name(имя), Type(тип),

Address(адрес). Поле Name можно не менять. В поле Type оставить

Modbus. В поле Address задать Modbus-адрес данного устройства.

Адреса можно выбирать из диапазона 1-247. Выберем, например,

адрес 1. При этом при конфигурировании реального ПЧ Altivar61

надо ему указать, что его Modbus-адрес равен 1.

5.7.6. КОНФИГУРИРОВАНИЕ СЕТИ В ПРОЕКТЕ TWIDOSUITE

Создадим сеть в окне Describe, соединив последовательный

адаптер и ATV61 левой кнопкой мышки. Для доступа к окну кон-

фигурирования сети правой кнопкой мышки по линии, соединяю-

щей адаптер и ATV61. В выпадающем окне левой кнопкой мышки

выберем строку Configuration… В появившемся окне имеется не-

сколько полей, в которых требуется указать параметры сети. Важно

помнить, что параметры сети, задаваемые в данном окне, должны

соответствовать параметрам сети, указываемым при конфигуриро-

70

вании реального преобразователя частоты (смотри раздел “Конфи-

гурирование ПЧ Altivar61”).

В поле Name(имя) можно присвоить новое имя данной сети,

а можно оставить старое имя, имеющееся в поле при открытии

данного окна.

В поле Baudrate (скорость передачи информации) -выберем

19200

В поле Data Bits (число информационных битов) –выберем

8(RTU)

В поле Parity(тип бита контроля)-выберем, например,

even(бит контроля чётности)

В поле Stop bit(число стоп-битов)-выберем 1.

В поле Response timeout(предельное время ожидания ответа

от подчинённого(Slave) устройства)-выберем 10*100ms.

В поле Time between frames(ms)(минимально допустимое

время между посылкой фреймов)-выберем 10 ms.

Подробное обсуждение этих параметров имеется в разделе

данного пособия, посвящённом связному уровню модели Modbus-

сетей.

5.7.7. РЕГИСТРАЦИЯ И КОНФИГУРИРОВАНИЕ ДРАЙВЕРОВ

Для использования в программе функций объекта Macros

Drive, предназначенного для управления преобразователями часто-

ты Altivar, надо зарегистрировать и сконфигурировать экземпляры

этого объекта, которые называются драйверами (Drive). ПЛК

TWIDO объявляется главным (Master) узлом Modbus-сети. В

Modbus-сети может существовать только один главный узел. Дру-

гие устройства, входящие в состав сети, являются подчинёнными

(Slave) узлами. Для управления подчинёнными узлами главный

узел посылает по сети запросы. В этих запросах присутствует адрес

того подчинённого узла, которому предназначен данный запрос.

Подчинённый узел возвращает ответ на запрос главного узла. Про-

цессом посылки запроса и приёма ответа в ПЛК TWIDO управляют

драйверы объекта Macros Drive. Для каждого подчинённого узла

регистрируется один драйвер.

Процесс регистрации и конфигурирования драйвера заклю-

чается в следующем.

71

Предположим, что для управления ПЧ Altivar 61 будим ис-

пользовать драйвер с номером 0. И пусть ПЧ Altivar 61 будет под-

чинённым Modbus-узлом с адресом 1. Доступ к окну регистрации и

конфигурирования драйвера осуществляется в среде TwidoSuite по

пути Program/ Configure/ Configure the data.

В левом верхнем углу окна в списке Object categories выби-

раем Advanced object. В нижележащем списке Advanced object

выбираем объект Macros Drive. В средней части окна появится

список тридцати двух драйверов. В поле Conf. пометим левой

кнопкой мышки Drive 0. После этого драйвер 0 зарегистрирован в

программе.

Правее появится таблица, предназначенная для конфигури-

рования драйвера. В поле Network выбираем из списка пункт

Modbus-Port2. Этот пункт попадает в список при конфигурирова-

нии аппаратной части проекта в меню Describe. В поле Network

address введём 1, так как этот драйвер предназначен для связи с

подчинённым узлом(Altivar61) с номером 1. В таблице функций в

поле Start address, соответствующем функции D_MANAGER надо

вести адрес переменной типа %MW. При этом надо учитывать то,

чтобы область памяти, начиная с указанного адреса и до Start ad-

dress+30, была бы незанятой. Эта область резервируется при кон-

фигурировании для драйвера 0. Для поиска свободной области па-

мяти надо войти в окно Program/ Configure/ Configure the data.

Выбрать пункт Simple objects из таблицы Object categories в левом

верхнем углу окна. Из списка Simple object выбрать тип %MW. В

средней части окна появится список всех переменных типа %MW.

В этом списке можно найти свободную область из 30 слов.

5.7.8. ОПИСАНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ

При рассмотрении блок-схемы алгоритма были перечислены

переменные, которые используются в алгоритме и, соответственно,

должны использоваться в программе, которая является записью ал-

горитма на языке программирования.

Переменные программы делятся на две подгруппы: пользова-

тельские переменные и переменные, ассоциированные с программ-

ными модулями, предоставляемыми средой разработки (например,

72

переменная D_SETPOINT _0, ассоциированная с нулевым драйве-

ром объекта Macros Drive).

В данном подразделе опишем пользовательские пере-

менные.

Переменная A_INPUT связана с работой системы вво-

да/вывода ПЛК. В ней хранится код, соответствующий напряже-

нию, поданному на вход IN0 модуля расширения аналоговых вхо-

дов/выходов TWDAMM3HT. Эта переменная связана с аппарат-

ным обеспечением ПЛК.

В среде разработки TwidoSuite путь к окну описания данной

переменной следующий: Program/ Configure/ Configure the

Hardware. Следуя этому пути, попадаем в окно, в котором в верх-

ней части указаны все аппаратные модули, водящие в состав проек-

та. Левой кнопкой мышки выделим модуль TWDAMM3HT. В

нижней части окна появится таблица входов/ выходов этого моду-

ля. Информация о коде, соответствующем напряжению, поданному

на вход IN0 модуля расширения, хранится в переменной с адресом

%IW1.0. В поле Symbol, соответствующем данному адресу, введём

имя переменной A_INPUT. Щёлкнем левой кнопкой мышки по по-

лю Type для данной переменной. Вызовем выпадающий список с

возможными типами и выберем из него тип 0-10 V. На этом описа-

ние данной переменной закончено.

Переменная DIRECT определяет направление вращения и

может принимать только два значения, поэтому целесообразно

присвоить ей тип Memory bit(Бит памяти). Для этого следуем по

пути Program/ Configure/ Configure the data. В левом верхнем уг-

лу окна в списке Object categories выбираем Simple objects. В по-

явившемся списке Simple objects выбираем тип %M (Memory bit).

В центральной части окна появляется список переменных типа

%M. Для данного контроллера их 256. Переменную DIRECT бу-

дем хранить по адресу %M0. Хотя можно было бы выбрать любой

свободный адрес. В поле Symbol, соответствующем адресу %M0,

введём имя переменной DIRECT.

Переменным DELTA и SPEED присвоим тип %MW

(Memory word), предназначенный для хранения значений из диа-

пазона 0-65535. Для этого следуем по пути Program/ Configure/

Configure the data. В таблице в левом верхнем углу окна Object

categories выбираем Simple objects. В появившемся списке Simple

objects выбираем тип %MW (Memory word). В центральной части

73

окна появляется список переменных типа %MW. Для данного кон-

троллера их 3000. Переменную DELTA будем хранить по адресу

%MW0. Переменную SPEED будем хранить по адресу %MW1.

Хотя можно было бы выбрать любой свободный адрес. В поле

Symbol, соответствующем адресу %MW0, введём имя переменной

DELTA. В поле Symbol, соответствующем адресу %MW1, введём

имя переменной SPEED.

5.7.9. ПРОГРАММА НА ЯЗЫКЕ LD В СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ

TWIDOSUITE

Язык LD похож на язык релейно-контакторных схем, знако-

мый большинству электротехников с практически любым уровнем

квалификации. Поэтому выбираем язык LD. В среде разработки

TwidoSuite для того, чтобы попасть в окно, в котором вводится ис-

ходный текст программы, надо воспользоваться путём Program/

Program/ Edit program. В верхней части этого окна ниже главного

меню, имеется линейка инструментов, на которой имеется поле со

списком языков программирования. В этом поле надо выбрать язык

Ladder. Исходный текст программы представлен на рис.5.17-5.18.

После ввода исходного текста программы надо перейти в ок-

но Program/ Configure/ Configure the behavior. В этом окне в раз-

деле Scan mode щелчком левой кнопки мышки надо пометить

кнопку Periodic и в поле, соответствующем этой кнопке ввести

число 100. Это означает, что программный цикл будет равен 100 мс

и будет выполняться периодически, т.е. контроллер будет возвра-

щаться к началу программного цикла только через 100 мс вне зави-

симости от времени выполнения действий, выполняемых во время

программного цикла. Если бы был выбран режим сканирования ти-

па Normal, то контроллер возвращался бы к началу программного

цикла сразу же после завершения действий, выполняемых во время

программного цикла. В этом случае время программного цикла бу-

дет неизвестным заранее и будет меняться от цикла к циклу.

В разделе Startup надо щелчком левой кнопки мышки поме-

тить поле Automatic start in Run.

Затем надо сохранить проект, нажав левой кнопкой мышки

по пиктограмме Save в нижней части окна, и проанализировать

проект, нажав пиктограмму Analyze program. В окне сообщений об

74

ошибках не должно быть указаний на имеющиеся ошибки. Если та-

кие сообщения появятся, то необходимо устранить ошибки. Пока

ошибки будут присутствовать, невозможно будет даже просто со-

хранить проект.



Rung 0

SHORT D_MANAGER_0

D_MANAGER_0

1 LD

Rung 1

%MW0 := %IW0.1.0 - 2095

DELTA:= A_INPUT-2095

<

%IW0.1.0 > 2095

A_INPUT>2095

S

%M0

DIRECT

Rung 2

%MW0 := 2000-%IW0.1.0

DELTA:= 2000-A_INPUT

<

%IW0.1.0 < 2000

A_INPUT<2000

R

%M0

DIRECT

Rung 3

%MW0 := 0

DELTA:= 0

<

%IW0.1.0 >2000

A_INPUT>2000

<

%IW0.1.0 < 2095

A_INPUT<2095

Рис. 5.17. Начало программы сопряжения ПЛК TWIDO с ПЧ Altivar61

по сети Modbus Rtu

75

Rung 4

SHORT %MW1 := %MW0 / 40

SPEED:=DELTA/40

Rung 5

SHORT %MW103 := 0

D_SETPOINT_MODE_0:=0

Рис. 5.18. Окончание программы сопряжения ПЛК TWIDO с ПЧ

Altivar61 по сети Modbus Rtu

Rung 6

SHORT %MW104 := %MW1

D_SETPOINT_0:=SPEED

Rung 7

SHORT D_SELECT_SPEED 0

D_SELECT_SPEED 0

Rung 8

D_RUN_FWD 0

D_RUN_FWD 0

Rung 9

D_RUN_REV 0

D_RUN_REV 0

Rung 10

D_STOP 0

D_STOP 0

%M0

DIRECT

%M0

DIRECT

<

%MW1 = 0

SPEED=0

76

5.7.10. КОНФИГУРИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ЧАСТОТЫ ALTIVAR 61 ДЛЯ РАБОТЫ В СЕТИ

Одним из наиболее важных аспектов функционирования сети

является согласованная настройка сетевых параметров всех

устройств, водящих в сеть. В данном разделе опишем, как надо

конфигурировать преобразователь частоты Altivar61, чтобы между

ПЛК и ПЧ установилась нормальная связь.

Конфигурирование преобразователя частоты осуществляется

с помощью графического терминала преобразователя частоты или с

помощью персонального компьютера, соединённого с преобразова-

телем частоты с помощью специального кабеля. На компьютере

должно быть установлено программное средство PowerSuite. При

конфигурировании надо указать, что сигналы задания, которые

определяют частоту выходного напряжения ПЧ, и сигналы коман-

ды, которые определяют направление вращения электродвигателя,

соединённого с ПЧ и т.п. действия, должны поступать в преобра-

зователь частоты по сети Modbus.

Кроме того, надо обязательно указать профиль управления,

который совместим с командами Macros Drive среды разработки

TwidoSuite, которые используются для обеспечения связи между

ПЛК TWIDO и ПЧ Altivar61 по Modus-сети.

Профиль управления указывается в окне Drive

menu/Command/Profile. В этом окне надо пометить строку Not

Separ(Not separate-не разделять). При таком профиле и сигналы

задания, и сигналы команды должны приходить по одному каналу

(в данном случае по сети Modbus).

Для указания источника сигналов задания в окне Drive

menu/Command /Ref.1 channel надо пометить строку Modus.

Так как профиль управления был выбран Not Separ, то в ка-

честве источника сигналов команд автоматически выбирается сеть

Modbus.

Далее требуется указать преобразователю частоты сетевые

параметры, соответствующие параметрам сети, которые были ука-

заны для ПЛК TWIDO в разделе “Конфигурирование сети в проек-

те TwidoSuite”.

При конфигурировании ПЛК мы указали, что Modbus-адрес

ПЧ будет 1. Поэтому в окне Drive menu/Communication/Modbus

77

network/Modbus address надо ввести адрес данного преобразова-

теля частоты в сети, т.е. надо ввести число 1.

В окне Drive menu/Communication/Modbus net-

work/Modbus baud rate надо ввести 19200, так как именно такое

значение для этого параметра было выбрано при конфигурирова-

нии ПЛК.


work/Modbus format надо ввести 8E1. 8-это число информацион-

ных битов. E-означает, что бит паритета является битом контроля

чётности (E=EVEN-чётный). 1-это число стоп битов. Именно такой

формат был задан при конфигурировании ПЛК TWIDO.


work/Modbus time out надо ввести 1s. Этот параметр определяет

максимальное время ожидания отклика от преобразователя частоты

на запрос от ПЛК TWIDO по Modbus-сети.


1. Какова структура приёма/передачи байта для Modbus Rtu?

2. Как формируются фреймы посылок в соответствие с прото-

колом Modbus Rtu?

3. Какова структура фрейма в соответствие с протоколом Mod-

bus Rtu?

4. Какие стандартные типы данных используются в Modbus

Rtu?

5. Какова структура команды чтения N регистров?

6. Какова структура команды записи N регистров?

7. Какие функции Macros Drive используются для управления

преобразователем частоты?


информационной сети.

9. Какой профиль управления ПЧ Altivar 61 используется для

сопряжения его с ПЛК TWIDO посредством средств Macros

Drive среды разработки TwidoSuite?

10. Какие сигналы используются в качестве сигналов зада-

ния при управлении ПЧ Altivar 61 посредством сети Modbus

RTU?

78

11. Какие сигналы используются в качестве сигналов ко-

манд при управлении ПЧ Altivar 61 посредством сети Modbus

RTU?

12. Какова структура отклика подчинённого устройства на

команду чтения N регистров?

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном методическом пособии рассмотрены две группы

способов сопряжения программируемых логических контроллеров

и преобразователей частоты. Первая группа способов ориентирова-

на на использование аналоговых и дискретных сигналов. Вторая

группа способов ориентирована на использование цифровых сигна-

лов. Первая группа способов более универсальна в смысле исполь-

зования оборудования разных производителей. Хотя вопросы со-

пряжения рассмотрены на примере ПЛК TWIDO и ПЧ Altivar 61,

однако изложенные принципы можно использовать для сопряжения

иных ПЛК и ПЧ. Вторая группа способов, рассмотренная в данном

методическом пособии, ограничивается только использованием

программируемых логических контроллеров TWIDO и преобразо-

вателей частоты семейства Altivar 61 и Altivar 71 фирмы Schneider

Electric. Рассмотрено только использование средств Macros Drive

среды разработки TwidoSuite, позволяющее сопрячь ПЛК и ПЧ по

интефейсу RS485 и протоколу Modbus Rtu. Это наиболее простой

способ сопряжения, поэтому изучение целесообразно начинать

именно с него. К недостаткам данного способа следует отнести то,

что его можно использовать только при одном профиле управления

преобразователя частоты (Not separ.) и то, что он позволяет полу-

чить доступ только к нескольким параметрам ПЧ, отражающим со-

стояние преобразователя частоты. Тем не менее, этот способ можно

использовать достаточно широко. Для повышения универсальности

требуется использовать средства Macros Comm или команду

EXHG среды разработки TwidoSuite.

79

7. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

7.1. Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные

языки и инструменты / Под ред. проф. В.П. Дьяконова. – М.:

СОЛОН-пресс, 2003. – 256 c.

7.2. Программирование и эксплуатация программируемых логи-

ческих контроллеров Twido компании «Шнейдер Электрик».

Часть 1: метод. указ. / Сост. В.А. Арефьев. – Самара: Самар.

гос. техн. ун-т, 2010. – 28 с.: ил.

7.3. Программирование и эксплуатация программируемых логи-

ческих контроллеров Twido компании “Шнейдер Электрик”.

Часть 2 Функциональные блоки: метод.указ. / Сост. В.А.

Арефьев. – Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2011. - 27с.: ил.

7.4. MODBUS over serial line specification and implementation

guide V1.0. На сайте www.Modbus.org

7.5. MODBUS APPLICATION PROTOCOL SPECIFICATION

V1.1a. На сайте www.Modbus.org

http://www.modbus.org/

http://www.modbus.org/

80

Содержание

1. Введение……………………………………………………………..1

2. Способы управления преобразователями частоты……………….2

3. Сопряжение программируемого логического контроллера

с преобразователем частоты Altivar61 посредством

аналогового канала………………………………………………….3

3.1. Принципиальная схема системы сопряжения………………..3

3.2. Режимы работы дискретных входов преобразователя ча-

стоты Altivar 61……………………………………………….6

3.3. Типы аналоговых входов преобразователя частоты

Altivar 61………………………………………………………..10

3.4. Конфигурирование преобразователя частоты………………11

3.5. Блок-схема алгоритма функционирования………………….14

3.6. Создание проекта в среде разработки TwidoSuite………….14

3.7. Описание оборудования……………………………………...16

3.8. Описание переменных………………………………………..16

3.9. Управляющая программа…………………………………….18

3.10. Отладка программы на стенде……………………………...22


с преобразователем частоты Altivar61 посредством

дискретного канала………………………………………………..24

4.1. Принципиальная схема системы сопряжения………………24

4.2. Конфигурирование преобразователя частоты Altivar61

для обеспечения его управления посредством дискретного

канала…………………………………………………………...26

4.3. Блок-схема алгоритма управления…………………………..28

4.4. Создание проекта в среде разработки TwidoSuite

и описание оборудования……………………………………..29

4.5. Описание переменных……………………………………….29

4.6. Управляющая программа для ПЛК TWIDO и отладка

программы на стенде………………………………………….30


TWIDO с преобразователем частоты Altivar61 посредством

сети Modbus RTU………………………………………………….32

5.1. Сетевые технологии в электроприводе……………………..32

5.2. Принципиальная схема системы сопряжения ПЛК TWIDO

и ПЧ Altivar61 посредством информационной сети по

интерфейсу RS485……………………………………………...33

81

5.3. Краткие сведения о протоколе Modbus RTU……………….35

5.4. Физический уровень модели ISO/OSI для Modbus Rtu……37

5.5. Связной уровень модели ISO/OSI для Modbus Rtu………...42

5.5.1. Приём/передача байта…………………………………...42

5.5.2. Приём/передача посылки (фрейма)……………………44

5.5.3. Структура фрейма……………………………………….46

5.6. Уровень приложений для модели ISO/OSI для Modbus ….47

5.6.1. Модель данных Modbus Rtu……………………………47

5.6.2. Модель адресов Modbus Rtu переменных……………..48

5.6.3. Modbus Rtu функции……………………………………49

5.6.4. Функция чтения N регистров (Read Holding Registers).50

5.6.5. Функция записи N регистров приложений

(Write Multiple Registers)………………………………….52

5.6.6. Ошибки при реализации функции……………………..54

5.7. Сопряжение с использованием средств Macros Drive среды

разработки TwidoSuite…………………………………………55

5.7.1. Алгоритм функционирования системы………………..55

5.7.2. Описание функций Macros Drive среды разработки

TwidoSuite…………………………………………………..58

5.7.3. Блок-схема алгоритма сопряжения ПЛК TWIDO с ПЧ

Altivar61…………………………………………………….60

5.7.4. Создание проекта в среде разработки TwidoSuite…….61

5.7.5. Описание оборудования, входящего в проект…………62

5.7.6. Конфигурирование сети в проекте TwidoSuite………..64

5.7.7. Регистрация и конфигурирование драйверов…………65

5.7.8. Описание переменных…………………………………..66

5.7.9. Программа на языке LD в среде разработки

TwidoSuite…………………………………………………..68

5.7.10. Конфигурирование преобразователя частоты

Altivar 61……………………………………………………70

6. Заключение………………………………………………………...74

7. Контрольные вопросы…………………………………………….75

8. Библиографический список………………………………………76

82

Сопряжение программируемых логических контроллеров семейства TWIDO

с преобразователями частоты ALTIVAR фирмы SCHNEIDER ELECTRIC

Составитель АРЕФЬЕВ Владимир Анатольевич

Редактор

Верстка

Выпускающий редактор

Подписано в печать 20.05.11.

Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 4. Усл.-изд. л. 4.

Тираж 50 экз. Рег. №518/09.

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус

Отпечатано в типографии

Самарского государственного технического университета

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8

Documents

СОПРЯЖЕНИЕ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ …epa.samgtu.ru/sites/epa.samgtu.ru/files/plcfrqconvarefev.pdf(twdlcae40drf), модуль расширения