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

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’‘8’h，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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