基于Modbus總線和ACS600交流變頻器實現胎面冷卻聯動裝置的改造

引言

寧夏銀川中策（長城）橡膠有限公司二車間10#擠出聯動裝置是1988年自行設計的一套胎面冷卻聯動裝置，電氣部分使用的是老式Z2系列直流電動機和調壓器統一調壓調速方式，由于電動機是非閉環控制，且直流調速本身的局限性，受電網電壓影響較大，其速度穩定性較差，因此，各水槽之間速度難以協調，已不能滿足新產品工藝要求，影響產品質量提高，因此決定對原電氣系統全部進行改造以滿足工藝要求并提高成品率。

1、系統組成

ABB公司新提供的變頻器為交流電動機提供了高超的性能，由于采用直接轉矩控制（DTC）技術，推出的ACS600交流變頻器可以對標準鼠籠電機進行精確的速度和轉矩控制，并且不需增加成本及繁雜的脈沖編碼器反饋，DTC直接轉矩控制是交流傳動領域電機控制方式的一次革命，它從零速開始不需使用電機軸上的脈沖編碼器反饋就可以實現電機速度和轉矩的精確控制，開環動態速度控制精度可以達到閉環磁通矢量控制的精度，直接轉矩控制對交流傳動來說是一個最優的電機控制方法，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，它開發出交流傳動前所未有的能力并給所有的應用提供了益處。

另外，ACS600交流變頻器可以通過標準MODBUS總線與外部控制系統通訊。ACS600的控制信號可全部來自MODBUS，也可部分來自串行通訊，部分來自其他的控制通道。

因此，在系統的組成上我們選擇了ABB公司的ACS600交流變頻器，并選用LG公司PLC MASTER K80作為上位機對ACS600變頻器進行控制，以實現預定的工藝要求。ACS600交流變頻器具有模擬量輸入和數字量輸入通道，并支持MODBUS總線協議，為了提高系統的靈敏度、精確度和穩定性，我們把系統硬件通過MODBUS總線協議組成了一個局域網：PLC作為主站，所有的ACS600變頻器作從站，其結構如圖1所示。

ACS600有兩個串行通訊口（或通道）通道0和通道1。通道1是標準的MODBUS，通訊參數由用戶自己設定，如果想通過MODBUS控制ACS600，那么起停指令和（或）頻率給定等參數，必須設定為有通道1控制。通道0專門用于操作盤。

要實現MODBUS總線通訊，首先必須激活MODBUS協議。ACS600出廠時通道1并不工作，只有將參數5005PROTOCOL SEL設為2（STD MODBUS），通道1的標準MODBUS協議才被激活，如此就可以使用ACS600的缺省通訊參數進行簡單的數據讀寫。通道1的參數設定有參數組50 COMMUNICATION，52 STANDARD MODBUS完成。

基于Modbus總線和ACS600交流變頻器實現胎面冷卻聯動裝置的改造

5201 STATION NUMBER設定網絡中ACS600站號

5202 COMM SPEED 設定通訊速度

5203 PARITY 設定校驗和停止位設定

5003 COMM FAULT TIME 設定通訊故障延時

5004 COMM FAULT FUNC 設定通訊故障功能

5005 PROTOCOL SEL 通訊協議選擇（設為STD MODBUS）

為了實現MODBUS控制，必須設定AC600的起停命令和（或）頻率給定來自串行通訊，同時把ACS600設為遠程控制。

在軟件上，控制程序是用LG公司隨機附帶的軟件KGL-WIN編寫，非常方便。

PLC（主站）可以與每個變頻器（從站）通信，并對各從站進行訪問、數字量輸入的給定，通過讀取各變頻器的狀態字查詢各從站狀態。通過邏輯、定時、計算、數學等運算控制輸入輸出點，實現對生產過程的控制。

2 、現場總線

現場總線技術是隨著計算機技術在自動化領域的發展而產生的，近年來，隨著分布式控制產品的標準化的要求和發展趨勢，現場總線技術得到了飛速發展，它的特點主要是：可靠性高、性能穩定、抗干擾能力強、維護及系統擴展成本低，表現了控制技術計算技術與通信技術的集成。

以現場總線組成的分布實時監控系統不僅可以節省大量的電纜以及相關的費用，而且相應的工作更加簡單，維護方便。提高了系統的可靠實用性，降低了工程的費用，所以在控制系統中采用現場總線技術將是未來的主流。

Modbus總線是現場總線的一種，使用的是RS485并與RS232兼容的半雙工的標準的通訊接口;其協議是一種串行的主從通訊協議，采用的是一種主從通訊技術，網絡中只有一個設備能夠（稱為主機）建立協議（稱為查詢），其他的設備（稱為從機）只能通過提供數據響應主機的查詢，或根據查詢做出相應的動作。主機一般包括主處理器和可編程的控制盤/從機一般包括可編程控制器等。

基于Modbus總線和ACS600交流變頻器實現胎面冷卻聯動裝置的改造