基于觸摸屏的變頻器網(wǎng)絡(luò)在陶瓷布料系統(tǒng)上的應(yīng)用

黃衛(wèi)華　林偉瓊

摘要本文分析了一種基于觸摸屏的上位機(jī),通過EIA-485進(jìn)行組網(wǎng)的變頻器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于建筑陶瓷布料系統(tǒng)上,該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性,并能夠以較低的成本獲得良好的效益。

關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)控制,變頻器,觸摸屏,485網(wǎng)絡(luò),布料系統(tǒng)

1 背景介紹

近年來,隨著陶瓷工藝的發(fā)展,陶瓷磚坯的制作過程變得越來越復(fù)雜和多樣化,在這一發(fā)展過程中,與陶瓷壓磚機(jī)相配套的布料系統(tǒng),也扮演著愈加重要的角色,不但對布料功能提出了越來越復(fù)雜的要求,而且對布料系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性的要求也越來越高。

傳統(tǒng)的布料系統(tǒng),以液壓馬達(dá)作為驅(qū)動力,由于其自身特點(diǎn),不適合應(yīng)用在復(fù)雜的布料控制中,取而代之的,是采用以交流電動機(jī)作為驅(qū)動力,以變頻器為變頻調(diào)速方式的布料系統(tǒng),這種系統(tǒng)易以簡單經(jīng)濟(jì)的方式獲得復(fù)雜的功能和更高的性能。眾所周知,變頻器能適應(yīng)生產(chǎn)工藝的多方面要求,尤其是在工業(yè)自動化控制應(yīng)用上,是公認(rèn)的交流電動機(jī)最理想、最有前途的調(diào)速節(jié)能方案。如今,無論普通一次布料系統(tǒng)還是二次布料系統(tǒng),大都采用后一種方式進(jìn)行控制和驅(qū)動,其比傳統(tǒng)布料系統(tǒng)更易于維護(hù)。可以說,變頻器技術(shù)對布料設(shè)備的發(fā)展和推廣應(yīng)用有著舉足輕重的作用。

舉例來說,采用電動機(jī)驅(qū)動的普通一次布料系統(tǒng)一般都有3～5個電動機(jī),現(xiàn)在較復(fù)雜的二次布料系統(tǒng),其電動機(jī)數(shù)至少有20～30個,而大于30個的也不在少數(shù),基本上,每個電動機(jī)采用1個變頻器進(jìn)行控制,可以說,整個布料系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于變頻器對電動機(jī)控制的好壞。

隨著陶瓷布料工藝的發(fā)展,布料系統(tǒng)中變頻器的操作控制和設(shè)置也愈加多樣和復(fù)雜,能否實(shí)現(xiàn)多個變頻器的集中監(jiān)控和管理,將多個變頻器組成聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng),方便參數(shù)設(shè)置,達(dá)到對變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的效果,已經(jīng)成為衡量布料系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。

一般情況下,像陶瓷布料系統(tǒng)這樣節(jié)點(diǎn)眾多的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),都采用總線式串行數(shù)據(jù)通信方式。這種方式不僅經(jīng)濟(jì),而且除了提供測量控制的狀態(tài)與數(shù)值信息之外,還可傳輸模擬儀表接線所不能提供的參數(shù)調(diào)整、故障診斷、閥門開關(guān)的動作次數(shù)等信息,便于操作管理人員更好、更深入地了解生產(chǎn)現(xiàn)場和自控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)、縮短故障檢測排除時間、減少勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)勞動效率的效果。

下面介紹的即是在布料系統(tǒng)上常用的一種——基于觸摸屏的變頻器網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)簡單說明其工作原理和實(shí)現(xiàn)方法。

2系統(tǒng)組成及工作原理

下圖所示為基于觸摸屏的變頻器網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),采用EIA-485作為通信的物理層接口規(guī)范。觸摸屏作為中心節(jié)點(diǎn),同時分別連接PLC控制系統(tǒng)和485變頻器網(wǎng)絡(luò),每個LG變頻器是485變頻器的一個子節(jié)點(diǎn)。其中,觸摸屏與PLC的通信方式由觸摸屏指定,這是觸摸屏最基本的功能;而觸摸屏與變頻器的連接可能性和連接方式則視觸摸屏的功能而定,這里采用的是由HAKKO公司出品的V7 MONITOUCH,其通過第2個通信口,可以直接連接LG變頻器,內(nèi)嵌有連接LG的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動,這樣我們就可以通過觸摸屏來任意調(diào)用或者控制變頻器內(nèi)的參數(shù)。當(dāng)然,我們也可以采用一臺PC機(jī)作為上位機(jī),通過232到485端口轉(zhuǎn)換,連接485變頻器網(wǎng)絡(luò),按照LG的通信協(xié)議編寫驅(qū)動,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制和通信,在此不作詳細(xì)討論。

在485網(wǎng)絡(luò)中,每個節(jié)點(diǎn)都具有發(fā)送和接收的能力,但在同一時刻,只能有一個節(jié)點(diǎn)向總線上發(fā)送數(shù)據(jù),而EIA-485標(biāo)準(zhǔn)本身只是物理層的接口規(guī)范,就是說它只規(guī)定了通信應(yīng)該具備的硬件要求,而對通信來說,這樣顯然還不夠完整,還必須規(guī)定通信過程中的網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)、鏈路連接問題。

2.1 網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)

在本系統(tǒng)中,采用主從協(xié)議管理網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)。

網(wǎng)段的一個節(jié)點(diǎn)被指定為主節(jié)點(diǎn),其他節(jié)點(diǎn)為從節(jié)點(diǎn)。由主節(jié)點(diǎn)對485總線的占用進(jìn)行管理,任一時刻都只允許一個節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)送報(bào)文。所有從節(jié)點(diǎn)只有在得到主節(jié)點(diǎn)許可的條件下才能有發(fā)送報(bào)文的機(jī)會。從節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)之間不能直接通信。通信時,主節(jié)點(diǎn)對從節(jié)點(diǎn)依次逐一輪詢,形成嚴(yán)格的周期性報(bào)文傳輸。主節(jié)點(diǎn)不停地傳送報(bào)文給從節(jié)點(diǎn),并等待相應(yīng)的從節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答報(bào)文。從節(jié)點(diǎn)如果收到了一個正確無誤的報(bào)文,而且報(bào)文中的地址與自己的節(jié)點(diǎn)地址相同,則需要應(yīng)答,才能得到發(fā)送報(bào)文的機(jī)會;如果主節(jié)點(diǎn)在規(guī)定的時間內(nèi)收到了應(yīng)答報(bào)文,就表明主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)之間建立好連接,可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 通訊協(xié)議及方式

通信協(xié)議又稱通信規(guī)程,是指通信雙方對數(shù)據(jù)傳送控制的一種約定。約定中包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題作出統(tǒng)一規(guī)定,通信雙方必須共同遵守,它也叫做鏈路控制規(guī)程。

系統(tǒng)連接的是LG變頻器,所以采用LG專用通訊協(xié)議(LG-BUS ASCII)。

2.2.1 基本格式

(1) 請 求:

(2) 應(yīng)答回復(fù):

(3) 拒絕應(yīng)答回復(fù):

2.2.2 說 明

以頭碼‘ENQ尾碼‘EOT發(fā)送請求。應(yīng)答回復(fù)頭碼是‘ACK,尾碼是 ‘EOT。拒絕回復(fù)的應(yīng)答頭碼為‘NAK,尾碼為‘EOT。

變頻器編號(‘Drive No.)是‘I/O 48中的設(shè)定值,該編號是兩位 ASCII-HEX。

‘CMD:特征字符:

‘Data': ASCII-HEX (例如Data中要發(fā)送的值是3000,那么3000轉(zhuǎn)換成HEX(16進(jìn)制)為‘0‘B‘B‘8h,再轉(zhuǎn)換成ASCII為30h 42h 43h 38h。

‘Error Code: 錯誤代碼,用ASCII(20h-7Fh)碼表示。

接收/發(fā)送緩沖區(qū)大小:發(fā)送=39bytes,接收=44 bytes。

監(jiān)控器注冊緩沖區(qū):8 Words。

‘SUM: 用以檢測通訊錯誤。

SUM=(Drive NO.+CMD+DATA)ASCII-(HEX 格式時的低8位)

例如:請求讀取地址 ‘3000,相應(yīng)通信代碼為:

SUM =‘0+‘1+‘R+‘3+‘0+‘0+‘0+‘1

= 30h+31h+52h+33h+30h+30h+30h+31h

= 1A7h

如果通信正常,則回復(fù)的數(shù)據(jù)格式如“應(yīng)答回復(fù)”,如果回復(fù)的格式如“拒絕應(yīng)答回復(fù)”,則表明通信不正常。

3 硬件連接及參數(shù)設(shè)定

下面是具體的通訊連接方式及通訊參數(shù)設(shè)定。

3.1 通訊線的連接

分別先將各變頻器的S+端子和S-端子串聯(lián),組成網(wǎng)絡(luò),然后再將S+和S-連接到觸摸屏的MJ2的1和2腳。

觸摸屏MJ2的引腳說明:

腳號信號 說明

1+sd/rd RS-485+data

2-sd/rd RS-485-data

3.2 觸摸屏端通訊參數(shù)的設(shè)置

(1) 打開溫控網(wǎng)絡(luò)功能TEMP.CTRL/PLC2WAY Comm.Setting;

(2) 選用Use Temp.Control Network/PLC2Way Communication;

(3) 在refer to modular下選中Modular Jack 2的Temp./PLC2Way;

(4) 將Maker中型號選為LG:iG5,參數(shù)設(shè)定如下:

Baud Rate 19200bps

ParityNone

Retrials3

Time_out time 50*100msec(與變頻器默認(rèn)時間相同)

Send Delay Time 50msec

Return Time 1*10sec

Signal LevelRS-485

Data Length 8bit

Stop Bit1bit

3.3 變頻器端通訊參數(shù)的設(shè)置

運(yùn)行組[Drive mode]:3(RS485)(由觸摸屏控制變頻器的運(yùn)行方向、停止、故障重起等)

運(yùn)行組[Freq.mode]:5(RS485)(由觸摸屏改變運(yùn)行頻率)

I/O-46[Inv.Number]:1-32(多于一臺變頻器時,不要重復(fù)變頻器號碼)( 觸摸屏要訪問的站號地址)

I/O-47[Baud Rate]:4:19200(與觸摸屏設(shè)置對應(yīng))

I/O-48[Lost Mode]:0-No action(出廠值)

I/O-49[time out]:50-5.0sec(與觸摸屏設(shè)置值相同)

I/O-50[Comm.Port]:0-LG專用通訊協(xié)議,8 bit

data,No partity,1 stop bit

4 結(jié) 束 語

將觸摸屏作為上位機(jī),實(shí)施對多個變頻器控制、參數(shù)調(diào)整、狀態(tài)監(jiān)控、故障信息反饋等,利用觸摸屏良好的人機(jī)交換功能,通過幫助信息、介紹說明、動畫演示等手段,可對各種工藝參數(shù)和故障診斷作詳細(xì)解釋,方便用戶使用和理解系統(tǒng)。變頻器作為下位節(jié)點(diǎn),與觸摸屏進(jìn)行通訊,由于采用串行方式,系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。另外,采用觸摸屏作主節(jié)點(diǎn)的方式,可以兼容原有的PLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功應(yīng)用后,極大地提升了控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能,取得了良好的效果。

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