基于PLC間接尋址的變頻器老化測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張進(jìn)峰 ，顏友鈞

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104)

基于PLC間接尋址的變頻器老化測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張進(jìn)峰 ，顏友鈞

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104)

針對(duì)變頻器批量組裝完成后對(duì)其運(yùn)行穩(wěn)定性能測(cè)試的要求，設(shè)計(jì)一種基于S7-200 PLC控制的變頻器老化測(cè)試電氣控制系統(tǒng)，提出一種多工位測(cè)試多種型號(hào)、基于間接尋址的模塊化編程方法，結(jié)合模塊化硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)變頻器的老化測(cè)試系統(tǒng).該測(cè)試系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，可靠性高，硬件運(yùn)行穩(wěn)定，易于設(shè)備維護(hù)更新．實(shí)際使用表明其在工業(yè)應(yīng)用中具有較高的實(shí)用價(jià)值.

可編程序控制器；變頻器老化測(cè)試系統(tǒng)；間接尋址；模塊化設(shè)計(jì)

變頻器因?yàn)樽冾l調(diào)速具有很多優(yōu)良的性能，所以在現(xiàn)代化工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛.無(wú)論是國(guó)外的知名品牌在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)組裝，還是國(guó)產(chǎn)的優(yōu)秀品牌在變頻器組裝測(cè)試完成后，都必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間帶負(fù)載在不同工作溫度下老化測(cè)試，測(cè)試其穩(wěn)定性，這是變頻器生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié)之一[1].傳統(tǒng)的PLC編程方法往往受限于電氣控制設(shè)計(jì)思想，很難滿足日益發(fā)展的控制系統(tǒng)的要求.變頻器老化測(cè)試系統(tǒng)要求測(cè)試系統(tǒng)具備多種型號(hào)兼容、多工位同時(shí)測(cè)試的能力，采用基于PLC間接尋址算法的老化控制系統(tǒng)是一種可靠、高效的老化測(cè)試方法[2-3].本測(cè)試系統(tǒng)采用了基于西門子S7-200系列PLC實(shí)現(xiàn)模塊化控制多工位多種類變頻器的性能老化測(cè)試.

1 設(shè)計(jì)方案

為了提高老化測(cè)試效率，測(cè)試系統(tǒng)溫控老化箱內(nèi)一次能測(cè)試6個(gè)不同型號(hào)或相同型號(hào)的變頻器.溫控老化箱的工作模式由PLC的3個(gè)數(shù)字量輸出組合控制實(shí)現(xiàn).測(cè)試系統(tǒng)控制方案采用基于西門子S7-226PLC及相關(guān)模塊通過(guò)與變頻器進(jìn)行Modibus通信，讀出變頻器寄存器中型號(hào)、測(cè)試電壓、所帶的馬達(dá)功率、馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間、剎車電阻的選擇等參數(shù)，通過(guò)PLC的數(shù)字量輸入輸出模塊控制實(shí)現(xiàn)六工位多種類變頻器的智能老化測(cè)試，老化完成后顯示測(cè)試結(jié)果，并通過(guò)Modibus在變頻器的狀態(tài)字中寫入測(cè)試結(jié)果，以便后續(xù)工序的需要，測(cè)試系統(tǒng)框圖如圖1所示.

圖1 測(cè)試系統(tǒng)框圖

2 基于PLC間接尋址方法的軟件設(shè)計(jì)

PLC的程序指令主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，指令尋址的本質(zhì)就是尋找指令操作數(shù)據(jù)所在的地址的方式，常用的有直接尋址和間接尋址.直接尋址命令在指令中直接給出了操作數(shù)，而間接尋址是一種二次尋址方式，指令中寄存器的操作數(shù)的內(nèi)容是數(shù)據(jù)存放的地址.間接尋址使得程序模塊化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔清晰，維護(hù)、調(diào)試方便，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化[4].S7-200系列PLC間接尋址是通過(guò)累加器寄存器(AC1、AC2、AC3)作為指針來(lái)訪問(wèn)V存儲(chǔ)器、L存儲(chǔ)器數(shù)據(jù).如圖2所示，將間接地址存入指針AC1，執(zhí)行數(shù)據(jù)操作后完成間接尋址的功能.

測(cè)試系統(tǒng)中S7-226通過(guò)總線通信獲知6個(gè)變頻器工位上變頻器的型號(hào).通過(guò)已有數(shù)據(jù)庫(kù)中型號(hào)對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)參數(shù)，選擇不同的工作電壓、不同功率的負(fù)載電機(jī)、電機(jī)的連接方式、剎車電阻等工作條件以滿足測(cè)試的要求.系統(tǒng)對(duì)6個(gè)工位能實(shí)現(xiàn)的功能要求相同，硬件結(jié)構(gòu)也相同.為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)模塊化，程序要求結(jié)構(gòu)性強(qiáng)、柔性好，采用間接尋址結(jié)合子程序完成相應(yīng)的功能是較好的選擇.間接尋址的程序框架如下：

圖2 間接尋址操作數(shù)據(jù)流程

主程序調(diào)用子程序SBR0，根據(jù)測(cè)試站號(hào)VW100的值及當(dāng)前變頻器型號(hào)VW104參數(shù)處理完成相應(yīng)的控制信號(hào)輸出字VW104(VD104由高位VW104及低位VW106組成)，由當(dāng)前站號(hào)10倍關(guān)系基地址指針完成控制輸出字輸送到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器中，如1號(hào)測(cè)試站的控制字地址為VD10，2號(hào)站則為VD20，依次類推，這樣的程序結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了子程序結(jié)合間接尋址的高效性.

3 結(jié)合間接尋址方法的硬件設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合軟件間接尋址方法的特點(diǎn)，程序?qū)γ空舅玫妮斎胼敵霾僮骶宰譃閱挝?，便于程序在間接尋址時(shí)以站號(hào)作為間接尋址的信號(hào)，如1號(hào)站的輸入IW0，輸出為QW0，如圖3所示.在實(shí)際應(yīng)用時(shí)拋棄以往連續(xù)使用硬件及編號(hào)的常規(guī)方式，雖然會(huì)出現(xiàn)每站輸入輸出點(diǎn)數(shù)多余的情況，但體現(xiàn)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的模塊化特點(diǎn).在PLC外圍設(shè)備器件原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，也考慮基于站號(hào)的模塊化地址，同時(shí)考慮電流流向完成總電源到負(fù)載的設(shè)備器件編號(hào)，以編號(hào)的數(shù)字位數(shù)及每位數(shù)字的值對(duì)應(yīng)其所在的位置，如圖4所示.KM111接觸器編號(hào)分解意義是：第一個(gè)1是指1號(hào)測(cè)試工位站；第二個(gè)1是指其選擇的工作電壓是交流200 V，如果是4指工作電壓是交流517 V；第三個(gè)1是指物理位置.這為編程、后續(xù)維護(hù)帶來(lái)很多的便利.同時(shí)在PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器劃分時(shí)同樣考慮與站號(hào)成相應(yīng)關(guān)系的原則劃分區(qū)域，使得間接尋址的方式貫穿于整個(gè)系統(tǒng)的軟件及硬件系統(tǒng).

圖3 基于模塊化的PLC控制單元硬件設(shè)計(jì)

圖4 基于間接尋址方法硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用

4 結(jié)論

基于間接尋址方法的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用于某知名變頻器企業(yè)的老化測(cè)試系統(tǒng)中.系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件、軟件同時(shí)考慮基于間接選址的模塊化方式，雖然會(huì)多使用輸入輸出點(diǎn)數(shù)、中間存儲(chǔ)器的數(shù)量、器件編號(hào)的范圍，但使得6工位控制的輸入輸出地址的通道號(hào)均相同，所不同的是模塊號(hào)，整個(gè)電氣控制柜內(nèi)部的線路、繼電器、接觸器劃分走線也實(shí)現(xiàn)了模塊化.同時(shí)軟件編程采用基于指針?lè)绞降拈g接尋址和基于面向?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)的編程方法，使得程序的結(jié)構(gòu)性好、效率高、調(diào)試相當(dāng)方便，通過(guò)對(duì)比排查故障效率也大大提高，升級(jí)或修改測(cè)試功能更為方便.在調(diào)試過(guò)程中靈活性已能很好地體現(xiàn)，用戶對(duì)測(cè)試系統(tǒng)綜合性能相當(dāng)滿意.利用軟件的間接尋址模塊化設(shè)計(jì)結(jié)合硬件的模塊設(shè)計(jì)提高了測(cè)試系統(tǒng)的綜合調(diào)試性能，尤其在多工位的測(cè)試系統(tǒng)中其優(yōu)越的性能能夠凸顯，在類似的工程應(yīng)用中值得推廣.

[1] 謝文強(qiáng)． 基于虛擬儀器的變頻器試驗(yàn)系統(tǒng)的研制[J]． 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2013，21(11)：3069．

[2] 胡玲艷． 臺(tái)車式退火爐PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]． 自動(dòng)化儀表，2012，33(11)：42-47．

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[4] 逯占文． PLC間接尋址在立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]． 電氣自動(dòng)化，2013，35(6)：101-102．

(責(zé)任編輯：沈鳳英)

圖8 系統(tǒng)實(shí)物圖

5 結(jié)論

在家居智能化程度不斷提高的今天，智能窗市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大.采用風(fēng)光互補(bǔ)模式供電、單片機(jī)作為控制核心，集多種傳感器為一體，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種智能窗控制系統(tǒng).該系統(tǒng)具有智能化程度高、性能穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景，可為企業(yè)的決策和生產(chǎn)提供可行的思路和經(jīng)驗(yàn).

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(責(zé)任編輯：沈鳳英)

Design of Inverter Burning Test System Based on Indirect Addressing Method of PLC

ZHANG Jin-feng，YAN You-jun
(School of Electronic Information Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

Aiming at testing performance requirements of the factory massive assembled inverters，an inverter burning system based on S7-200 Programmable Logic Controller supporting multiple stations is carried out. In this control system，the indirect addressing method is applied in program and the modular hardware confguration is adapted to every station．All the features make this system more modularized，more stable，and easier to maintain and upgrade. Actual use of the system shows that it has high practical value in industrial applications.

programmable logic controller；inverter burning test system；indirect addressing；modularized design

TP273+.1

A

1008-5475(2015)01-0026-04

2014-12-08；

2015-01-07

江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(201411054001Y)

張進(jìn)峰(1974-)，男，江蘇常熟人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，高級(jí)工程師，碩士，主要從事控制工程、測(cè)試設(shè)備研究.