基于CANopen通信的变频器控制系统设计

引言

通过触摸屏、PLC控制变频器的控制系统,在电力拖动控制中应用日益广泛。这一控制模式可以提升电动机的控制质量,实现电动机的无级调速及恒转矩控制,便于实现变频器的通信控制和远程控制,提高了系统的自动化水平,同时减少了机械接点和故障率,触摸屏作为系统的输入/输出部件,也使控制系统具有了记忆功能,控制界面直观生动。本文以施耐德触摸屏、PLC、变频器为例介绍变频器控制系统的设计及应用。

1系统组成及各部分作用

基于CANopen通信的变频器控制系统主要由触摸屏、PLC、变频器组成,其中触摸屏采用HMIGxU5512型号,PLC采用TM241CEC24T型号,变频器采用ATV320型号。系统组成如图1所示。

各组成部分的作用介绍如下:

1.1HMIGXU5512型触摸屏

HMIGxU5512屏幕为彩屏,面板尺寸为275mm×206mm,分辨率为800×480像素,额定输入电压为DC24V,输入电压范围为DC20.4～28.8V。配有1个IEEE802.3兼容的以太网通信端口RJ45、1个A型UsB端口、2个串行接口C0M1和C0M2。C0M1为Rs-232C接口,用于将HMIGxU系列触摸屏通过Rs-232C电缆连接到远程设备,所用连接器为D-sub9针凸型连接器:串口2为Rsk422-485接口,用于将HMIGxU系列触摸屏通过Rsk422-485电缆连接到远程设备,所用连接器为Dksub9针凸型连接器。可以通过UsB下载线或网线将程序下载到触摸屏。

1.2TM24CLEL24T型#PL

TM241CEC24T型PLC具有6个普通输入、8个高速计数输入,合计14个输入点:6个普通晶体管输出、4个高速脉冲输出,合计10个输出点。高速输入可作为普通输入使用,高速输出也可作为普通输出使用,接线端子可拆除。2个串行通信端口、l个UsBMinikB编程端口、l个以太网端口、l个CANopen端口。PLC电源为DC24V。

TM24l型PLC可以进行优化配置和扩展,包括本地扩展和远程扩展。本地扩展最多3块通信模块TM4,放在PLC的左边,最多7块I-o扩展模块放在PLC的右边:I-o扩展模块有TM3和TM2模块,TM3模块放在TM2的左边。远程扩展包括TM3模块和TM2模块,带TM3收发器模块的配置中,不能使用TM2模块。

1.3ATV320型变频器

ATV320型变频器是一款紧凑型变频器,支持Modbus和CANopen通信协议,可通过变频器前面的RJ45接口对变频器进行访问。可通过ModbusTCP、Ethernet-IP、Profinet、EtherkCAT、ProfibusDP、Devicenet等通信卡选件构成通信总线和网络。能够耐受恶劣化学、沙尘环境,符合IEC60721标准3C3、3s2,可在高达60℃的环境温度下运行:支持同步电机、异步电机。

2变频器控制系统设计

2.1通信网络

(1）变频器与PLC之间通过CANopen通信协议进行通信。通信电缆连接如图2所示。

其中,TM241CEC24T型PLC采用螺钉接线端子型CANopen接口,ATV320型变频器采用其前面的RJ45CANopen接口。端子代号及其连接关系如图2所示。

(2）HMIGxU触摸屏与TM241PLC之间采用Modbus通信,触摸屏选择串口2,因为串口2为Rsk422-485口:PLC选择串口1,串口1为RJ45接口。触摸屏与PLC的Modbus通信电缆为xBTZ9008。

2.2触摸屏的组态及界面设计

触摸屏的组态及界面设计软件采用VijeoDesignerBasic1.l,设计步骤如下:

(l）创建新工程,选择工程名称、路径,触摸屏型号:

(2）设置网络IP地址,双击目标,在网络配置中设置网络IP地址,该IP地址要与触摸屏上设置的IP地址相同:

(3）设置I-o管理器,选择驱动程序为Modbus(RTU）一Modbus设备,CoM端口选择CoM2:

(4）Modbus设备设置,从设备地址设置为l,勾选IEC6ll3l语法,双字字顺序选择低字优先:

(5）界面组态,在画面1中组态2个数值显示,分别链接转速设定和实际转速变量,设置启动、停止、复位按钮,分别链接变频器的启、停和故障复位变量。

2.3#PL组态及程序

(1）串口组态:点击seria1Line1右方"＋"号,添加设备ModbusManage并组态:

(2）CANopen通信组态:右击CAN1,单击添加设备,将变频器ATV320添加为子设备,双击CAN1,设置CANl波特率和变频器端一致:

(3）在应用程序树中添加PoUContro,在PoUContro中添加GIATV.Contro1ATV运算块,用以控制变频器的启、停和转速设定:

(4）在应用程序树中添加PoUsDo,在PoUsDo中添加CIA405.sDoREAD和CIA405.sDo+RITE运算块,用以读变频器的参数和设置变频器频率。

2.4变频器的参数设置

ATV320变频器与TM24lCEC24T型PLC之间采用CANopen通信,变频器参数设置如表1所示。

可以使用图形显示终端对变频器进行参数设置。参数设置完毕,变频器需要断电重启。

3结语

触摸屏和PLC通过Modbus协议进行通信,触摸屏是主站,PLC是从站:PLC和变频器之间通过CANopen协议进行通信,PLC是主站,变频器是从站。触摸屏通过PLC的读写和控制运算块对变频器进行启停和转速设定控制及参数显示。