基于USS协议实现PLC对变频器的控制的探讨

2022-12-14

1 引言

在实际的工业生产过程中, 一般情况下都将变频器的启动指示、告警信号、方向命令、故障信号以及停止指令设置为开关式的控制。变频器的速度控制主要使用模拟量来对定值进行控制的方式, 因为变频器的输出端在工作的过程中会出现较为强烈的干扰信号, 在干扰源附近的控制器就会受到影响。现代控制网络在快速的发展, 各个生产企业都在力求创新, 目的在于尽可能地减少干扰信号, 避免电磁干扰信号影响到其他控制设备的正常运行。

2 USS协议的内容

西门子公司为变频器制定的通信协议为USS协议。USS协议可以使PLC与变频器的通信更好的连接, 在以自动化为基础且规模较小的系统中较为适用。其主要的工作形式为主从结构, 应用主从形式构成的工业生产监控网络包含了1个主要站点以及在1~31数量范围内的从站, 其每一个站点都拥有唯一的标识码用于站点识别。这种主从结构的优势在于其数字化的信息传递方式可以大大提升系统整体的可靠性, 还能提高设备的自动化水平, 可以用这种系统结构方式来解决因为传递模拟信号而出现的漂浮问题以及干扰问题, 这种方式所使用的通信介质主要使用的是RS485屏蔽双绞线, 这种双绞线的长度最长可以达到1000m, 这样可以大大减少所需电缆的数量。

3 USS协议所使用的通讯数据格式简介

USS协议规定1位停止位、1位起始位、1位偶校验位以及8个数据位。其中数据的长度最长可达256B, 其头部占3B, 主数据块和校验码占1B, 数字块的组织方式使用的是字的组织方式, 要注意前放置高字节。所使用的通信数据报告格式为:将ST设置为起始字符 (02Hex) , 报文长度使用LGE (n+2) , 将ADR设置为通信数据报文的从站地址, bit5显示1的含义为发送广播, bit6显示1的含义为镜像发送, bit7的含义为特殊报文, 其校验字符为BCC, STX所有字节求和或者异均为BCC。在一帧内进行数据传输时还可以参考设定好的参数来读写设备的参数。其数据块主要包括过程数据域以及参数数值域, 其中参数数值域的内容主要有:子参数号、参数的标识码以及各项参数值构成, 参数的数量最多可达124B, 过程数据域主要内容有状态字、过程控制字等。

4 基于USS协议实现PLC控制变频器的程序设计

PLC的通信程序使用子程序的方式来设计程序, 主控程序控制变频器的工作主要采用子程序发送相关指令的方式来完成, 而变频器的数据接收工作则由其后台的中断程序来执行。传输指令子程序是使用加工的方式来将PLC控制变频器的目标速度值以及相关的指令参数变为USS协议所规定的格式, 然后再将USS格式的参数以及速度值发送出去。还要设置好其标志, 这样可以在其复位后接收完成信号, 然后允许定时中断和接收中断开启。在PLC控制的变频器发生报文过程中, 要注意激活变频器接收程序的速度值以及允许值, 然后再将数据存入接收数据的缓冲区, 还要将其复位并且发送标志, 最后设置完成接收程序的标志。根据数据采样的时间间隔, 变频器的主要控制程序可以根据接收到的标志以及发送的标志来对数据接收缓冲区的内容进行检测, 并且处理相关数据, 变频器的通信程序主要由设备通信口的速度设定程序、初始化程序、停止程序以及运行程序组成。中断接收子程序是由相关的服务程序构成, 中断接收子程序时主要会出现三种情况。第一种情况是要对中断接收的前三个字符是否为设备指定的字符进行判断, 然后将接收到的中断指针设置到第二个中断程序中, 在复位定时器的同时要使用异或的方式来计算BCC的数值, 否则就要将接收中断的指令关闭, 然后等定时中断对其指令错误进行处理。第二种情况是在接收数据块时要使用计数的途径来进行控制, 计数显示为0时, 通过计算得到的BCC值也应当显示为0, 如果得到的数值不为零则要将接收中断关闭。第三种情况为在设备激活定时中断时含义为接受指令时间超时, 其重发次数要减少一次, 如果数据不是0, 程序会将发送至缓冲区指令以及数据重新发送, 如果数据为0, 则需要将错误标志位置。

5 结语

在应用变频的相关工程中, 工业中使用的传统的方式是采集模拟量以及开关量来控制变频器, 这种方式的缺点在于容易干扰到信号, 从而在控制上出现失误。使用基于USS协议实现PLC对变频器控制技术不仅仅可以降低电磁信号的干扰, 还可以减少工程现场的线路数量, 从而在很大程度上提高变频器的抗干扰能力。虽然不同变频器所设置的频率范围有所不同, 但是基于USS协议实现PLC对变频器的控制方式可以保证在电动机额定负载下的最小速率在用户需求的范围里面。在控制调速的系统中, 应用通信技术是其发展的主要方向, USS协议在小规模的自动化控制系统中是一种最优的解决方案, 在变频器控制中十分受用, 其逻辑结构简单、稳定性强并且还具备一定的抗干扰能力, 因此成了工业生产中发展前景较好的一种控制技术, 由此来推动工业的发展。

摘要：在工业生产中, 计算机技术是生产方案实施的关键, 通讯技术的应用在生产系统中所占比重也越来越大, 在工业生产的过程中, 使用变频器来完成交流电机的拖动方案越来越多, 是一个较为独立的执行指令机构, 因为变频器的智能化程度越来越高, 还可以和远程控制的计算机以各种通讯途径相结合。本文就基于USS协议实现PLC对变频器的控制进行了探讨, 并且对变频器的UUS协议进行了介绍。

关键词：USS协议,PLC,变频器,控制,探讨