引言：以往变频器在整个变频控制系统当中需要通过PLC数字量模块进行连接控制，才能实现对变频器启、停、调频等操作的控制。通过硬线接线的方式不但增加大量模块的的点数，接线也比较多，并且不利于再次修改。但通讯就不存在这一弊端，只需放一根通讯线，建立连接就可以调用变频器全部的参数，并且以后也可以根据不同的需求随意的修改，不需要再次接线，就可以完成对变频器的有效控制。而通过利用自由通讯口方式，PLC可以在与变频器进行通讯的同时充分发挥自身的控制功效。这对于提升PLC对变频器的控制效率和控制成本具有十分重要的促进作用。
1 AB PLC概述
1.1 系统结构
美国罗克韦尔自动化系统给用户提供了开放性的网络,通过背板总线强大的网关功能完成信息层、控制层和设备层三个开放式的通信平台之间的通讯。由DeviceNet、ControlNet、和EtherNet/IP三层网络组成了开放式的NetLinx网络架构，统一的网络协议（Common Industrial Protocol,CIP）,使用户在任何数据链上都方便的实现了网络控制、系统组态和数据采集。NetLinx架构将所有的设备灵活地集成在一个自动化系统内，实现从设备层到数据层无缝的解决方案，提高了生产率。譬如在设备层当中，分布式I/O直接用FlexI/O进行等效代换，用于对电机和气阀等进行有效控制，而在控制层当中则使用了升级版的触摸屏。图1是AB公司最新Logix系列PLC的系统结构示意图。
图1 AB PLC系统结构图
1.2 系统组成部件
在AB 系列的PLC当中，ControlLogix是最具有代表性的大型PLC系统，模块化结构，支持热插拔，互为冗余，它传承了美国人开放性的思想，所以模块都可以任意哪个槽里插拔，无固定的顺序，这和西门子PLC有一定的区别， Controllogix系统CPU提供可选的用户内存模块,用户可以根据实际情况选择合适点数的内存，CPU可以通过以太网模块、C网模块、D网模块和输入输出模块来监控系统中的输入和输出。特有的冗余模块可以实现俩个主站之间的热备冗余，迅速的切换到备用系统，主站与从站之间的线路也是互为冗余的，分别是A网，B网，断了任何一根都不影响网络的运行，并报警提示你知道，还包括供给模块使用的24V电源都是冗余结构，大大提高了它的安全稳定性能，保证了设备的稳定运行。通过Rockwell Automation公司中的开发的Logix5000平台集成化构架，可以实现PLC对生产所有的需求。
1.3 数据文件
AB公司的ControlLogix系列的PLC控制器建立的数据变量分为全局数据变量和程序数据变量，全局数据变量包含控制器所有程序的数据变量，可以被控制器的所有例程引用。程序数据变量其数据只能被本程序内的例程引用。各例程之间的数据变量是独立的，避免程序标签命名的冲突。ControlLogix系统的数据类型是基本数据类型和有基本数据类型构成的结构化数据类型组成，结构化数据类型和通常的关系数据库的记录是一样的结构方式，这使得工业系统获得的数据与管理系统处理的数据在交换时可以做到无缝连接。
1.4 串口通讯
ControlLogix控制器保留了串口作为编程口，SLC500的串口十分相似，以下是关于串口组态的：模式可选系统方式或用户方式，作为编程口；波特率的默认值是19200；建立一个串口通讯，首先需要在Rslinx中建立一个串口驱动，扫描出设备后组态，打开Logix5000软件点击Communication菜单中的Go Online，选择通讯路径就可看到通过串口驱动所连接的设备，在程序中编译和设备对应的地址和逻辑就可以实现对设备的控制。
2 设置丹佛斯变频器与AB PLC
2.1 连接硬件
本文在对PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯进行分析的过程中，选择美国罗克韦尔公司生产的ABControlLogix系列PLC，以及丹佛斯公司生产研发的FC200变频器，并使用1756-DNB的通讯模块作为通讯网络设备。在进行网卡安装的过程当中，需要率先设置网卡的地址以及扫描速率，其中FC200变频器从站地址设置则使用的是网卡拨码开关，而网络扫描速率的设置则直接使用通讯模块中默认设置的125K，随后按照相关要求完成网卡安装即可。在完成网卡的安装之后，AB PLC当中的通讯模块将利用专门的通讯线将其与网卡相连，以实现二者的有效通讯。
2.2 初始化
通常情况下FC200变频器采用的是三相交流电，因此在将其主回路上的电源接通之后，如果发现网卡上的指示灯为绿色，且设备状态指示灯也同样显示为绿色时，则表明此时FC200变频器无任何异常，可以完成正常工作。随后对网络状态指示灯进行观察，如果发现其指示灯为红色，则表明此时网络存在异常情况，需要重新对通讯设备和通讯线的连接进行检查，随后重启FC变频器的主回路电源，如果此时指示灯显示为绿色，则表明网络已经处于正常连接的状态。
2.3 设置参数
罗克韦尔公司中的可编程控制器在和其他应用软件以及变频器进行通讯的过程中一律使用RSLinx软件，其同时支持DDE、OPC通讯，并且在该软件的运用下，用户任选一种计算机与工业控制网络的通讯模块，均可完成AB PLC与其他相关设备的有效通讯。因此在实现AB PLC和Danfoss FC200变频器通讯过程中，也同样需要利用这一软件。在启动软件后进行通讯参数的设置，并直接建立起连接关系。随后将变频器的EDS文件添加至网络管理软件当中，在线搜索和上载变频器参数。在利用RSLinx设置控制字源时，任选一个串行接口即可。如果现场总线选件已经被有效安装在变频器插槽当中，则在第一次加电时控制字源参数将自动默认为当前选件，而其控制行规则为FC结构。与硬件连接相同的是，在对变频器网络地址进行设定时同样需要利用网卡的拨码开关，但需要注意的是，只有1～6的拨码开关能够用于设置地址，7～8则需要用于进行波特率的设置。在选定过程数据类型后，过程数据写入首字为16位控制字，第二个字则为16位频率与速度设定值。数组中被写入的两个元素则将分别定义为两个不同的控制变量。
3 PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯
设置完参数之后直接将其传输至FC200变频器处，并将通讯模块参数进行上载，随后在其扫描列表当中加入FC200变频器，完成输入和输出起始地址的设置之后，对其长度进行有效验证，待验证合格之后在将其传输至参数值DNB模块当中。
FC200变频器中，有4个字为AB PLC给定字，按照从低到高的顺序排列分别为控制字、频率/速度给定值以及两个过程变量。但过程变量需要由过程数据写入进行定义。在启动和停止控制字时，十进制的控制字1148和1084将分别转换成十六进制的47C和43C，再转换成二进制的00000100001111100以及0000010000111100。第二个控制字频率与速度给定值其传输格式为16位，0到50Hz相对应的便是FC200变频器中的十六进制0～4000。斜坡加速和减速参数分别设置成341与342，从而完成AB PLC对电机减速和加速时间的远程控制。
FC200变频器在向AB PLC进行反馈的过程中同样拥有4个字，按照由低到高的顺序的顺序排列，分别为控制字、频率/速度给定值以及两个过程变量。与AB PLC在给定FC200变频器相同是，这两个过程变量也同样需要通过写入的过程数据进行定义。在FC200变频器反馈中对其状态字进行启动和控制时，十进制的控制字3847与3591在转换为十六进制0F07以及0E07后将分别处于启动和停止的状态。而当十进制控制字1148和1108转换成十六进制047C以及043C时，将分别处于加速和减速的状态。当十进制控制字3975转换成十六进制0F87时则代表其此时正处于报警状态。变频器反馈时的传输格式同样也为16位字，也就是说在频率为0～50Hz时与之相对应的频率反馈值为变频器当中从十进制转换成十六进制的0～4000。电动机电流与电压的参数将被分别设置为1614和1612，此时AB PLC能够对电动机电流以及电动机电压进行准确读取。
4 结语
本文通过选择罗克韦尔公司的PLC和丹佛斯公司的变频器，在对AB PLC的系统结构以及组成部件和数据文件进行简单介绍的基础之上，选择使用1756-DNB通讯模块作为通讯网络设备，并通过运用通讯线连接网卡以及PLC通讯模块的方式实现AB PLC和FC200变频器的通讯。本文所选择的DeviceNet现场总线通讯方式的成本相对比较低，且开放程度和安全可靠性能相对比较高。在这一通讯方式下，AB PLC和FC200变频器不仅能够相互通讯，还可以有效监控变频器的各项过程参数，并结合实际情况灵活控制变频电机的启停。相信未来随着科学技术水平的不断飞升，PLC与变频器通讯以及控制变频器的方式还将更加多样化、简约化，其可靠程度也将大大提升。
参考文献
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[2]刘江，王蕾，孔立群，等．基于MEMOBUS通讯的PLC与变频器网络控制[J]．科技广场，2017，33（2）.
[3]邓李．ControlLogix系统使用手册[M]．北京：机械工业出版社，2008.
收稿日期：2017-10-09
作者简介：赵中阳（1987-），男，吉林松原人，河钢集团司家营铁矿北区分公司自动化技术员，助理工程师，研究方向：自动化控制。
