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摘要：本文主要介紹在高壓變頻器電氣控制系統(tǒng)中采用臺(tái)達(dá)AE系列觸摸屏與西門子S7-200系列PLC以及客戶自己開發(fā)的單片機(jī)嵌入式通訊裝置形成的高壓變頻器控制系統(tǒng)。

1 引言

隨著國家能源法律的頒布與實(shí)施，節(jié)能成為國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。而變頻器作為一種調(diào)速節(jié)能的產(chǎn)品，在石油、化工、建材、電力、礦山、塑料、冶金、水利等工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，成為工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中不可或缺的工具。而PLC、HMI、單片機(jī)等作為高壓變頻器中的電氣控制核心，這些產(chǎn)品的功能與性能關(guān)系著整個(gè)高壓變頻器系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文以山東某高壓變頻器制造商生產(chǎn)的高壓變頻器為例，介紹了臺(tái)達(dá)AE系列觸摸屏在高壓變頻器上的應(yīng)用，以供大家參考。

2 高壓變頻器系統(tǒng)

高壓變頻器的電柜結(jié)構(gòu)由多個(gè)并列單柜組成，每個(gè)單柜擔(dān)負(fù)完全不同的系統(tǒng)功能，外形如圖1所示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 10KV高壓變頻器

圖2 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中采用臺(tái)達(dá)AE系列觸摸屏，通過COM3實(shí)現(xiàn)與西門子S7-200系列PLC的通訊，同時(shí)，通過COM1與COM2特有的宏指令功能實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通訊。實(shí)現(xiàn)對高壓變頻器的啟動(dòng)/停止、運(yùn)行頻率、上升下降時(shí)間、工作曲線、V/F曲線、死區(qū)補(bǔ)償、低頻補(bǔ)償?shù)葏?shù)的設(shè)定以及輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)的讀取，如圖3所示。

圖3 電氣控制方案簡圖

3 觸摸屏通訊設(shè)計(jì)

3.1 COM1通訊口編程設(shè)計(jì)

通過AE系列觸摸屏的COM1通訊口特有的宏指令功能實(shí)現(xiàn)與高壓變頻器主板顯示單片機(jī)的通訊，主板顯示單片機(jī)通訊協(xié)議分述如下。

（1）物理接口：異步傳輸方式，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)，電氣接口為RS232C，傳輸速率為19200bit/s。
（2）傳輸數(shù)據(jù)幀格式：

其中：報(bào)文長度L(07H)為發(fā)送的總字節(jié)數(shù)；幀校驗(yàn)和（CS）為啟動(dòng)字符至校驗(yàn)和前的數(shù)據(jù)單字節(jié)算術(shù)累加和的低字節(jié)；命令代碼（C）定義如下：

在設(shè)定的參數(shù)中：用兩個(gè)字節(jié)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后；命令發(fā)送后，如果接收正確就返回字節(jié)A0H代碼，如果接收不正確就不返回任何代碼。

（3）讀運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)：發(fā)送命令為：68H 07H 01H 01H 00H 71H 16H，返回14個(gè)字節(jié)定義如下：

其中：返回的字節(jié)中，低位在前，高位在后，全是十進(jìn)制數(shù)。

運(yùn)行狀態(tài)：16位，低位在前（第8字節(jié)），高位在后（第9字節(jié)），組成一個(gè)字：

位0：1——開機(jī)，0——停機(jī)
位1：硬件過流保護(hù)，1——保護(hù)，0——無保護(hù)
位2：PDP保護(hù)，1——保護(hù)，0——無保護(hù)
位3：外部異常保護(hù)，1——保護(hù)，0——無保護(hù)
位4：備用
位5：軟件過流保護(hù)，1——過流，0——無過流（過流1分鐘）
位6：1.8倍過流，1——過流，0——無過流
位7：1——外控狀態(tài)，0——內(nèi)控狀態(tài)
高8位：01——硬件保護(hù)，02——PDP保護(hù)，03——外部異常，04——備用，05——過流，06——1.8倍過流。

校驗(yàn)碼為從第2字節(jié)到第12字節(jié)的算術(shù)累加和的低字節(jié)：鏈路用戶數(shù)據(jù)(兩個(gè)字節(jié))：低位在前，高位在后；幀校驗(yàn)和(CS)：啟動(dòng)字符至校驗(yàn)和前的數(shù)據(jù)單字節(jié)算術(shù)累加和的低字節(jié)；結(jié)束字符：16H。

3.2 COM2通訊口編程設(shè)計(jì)

通過AE系列觸摸屏的COM2通訊口特有的宏指令功能實(shí)現(xiàn)與高壓變頻器單元故障檢測單片機(jī)的通訊，單元故障檢測單片機(jī)通訊協(xié)議分述如下。

（1）物理接口：異步傳輸方式，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)，電氣接口為RS232C，傳輸速率為19200bit/s。
（2）請求數(shù)據(jù)宏指令：E9。E9返回?cái)?shù)據(jù)格式如下：

（3）E9返回?cái)?shù)據(jù)內(nèi)容定義：第2、3、4、5、6、7字節(jié)：每2位表示一個(gè)單元：00——正常，01——溫度，10——過壓，11——過流，每字節(jié)四個(gè)單元，由高到低順序排列。

第 8，9字節(jié)定義如下：

（3）在每相的變流單元故障數(shù)中，如果單元數(shù)超過7時(shí)，均為111，即最大為7，后位0和位1配合主板通信中的01H命令代碼使用：

命令格式：68H，07H，01H，第9字節(jié)： OR 01H；第8字節(jié)校驗(yàn)和：16H；校驗(yàn)碼：第10字節(jié)，為字節(jié)2-字節(jié)9累加和的低字節(jié)數(shù)。

對于一相10個(gè)功率單元的10KV變頻器時(shí)，返回?cái)?shù)據(jù)比原來多2個(gè)字節(jié)，在第7個(gè)字節(jié)和8個(gè)字節(jié)間加入2個(gè)字節(jié)，整個(gè)數(shù)據(jù)長度變?yōu)?3個(gè)字節(jié)，其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義不變，校驗(yàn)碼為字節(jié)2到字節(jié)11累加和的低字節(jié)數(shù)。其中新加第8字節(jié)和第9字節(jié)定義如下：

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)采用了臺(tái)達(dá)AE系列觸摸屏解決方案，通過AE系列觸摸屏特有的宏指令功能實(shí)現(xiàn)與兩塊單片機(jī)的通訊，即有效降低了成本，也使自由通訊的方式變得簡單易用。完善的故障檢測功能，保證設(shè)備運(yùn)行可靠。人性化的編程軟件，給客戶編程工作帶來了極大的方便，新的控制系統(tǒng)不僅給客戶帶來了成本的極大優(yōu)化，并且能更好的根據(jù)工藝的要求進(jìn)行修改設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了客戶在行業(yè)中的競爭力，依靠臺(tái)達(dá)大陸子公司中達(dá)電通強(qiáng)大的銷售與售后支持網(wǎng)絡(luò)，使客戶的設(shè)備在任何地方均可享受快捷、便利、優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。