1 引言 在啤酒的釀造過程中，糖化醪與糊化醪的制取是非常重要工序，直接關系到啤酒的質量與產量。某啤酒廠的糖化與糊化設備是20世紀80年代的產品，自動化水平較低，麥芽粉碎機與大米粉碎機的粉碎輥電動機，糖化鍋與糊化鍋的攪拌器電動機都沒有調速功能。為了滿足生產工藝的要求進行技術改造，各個電動機都使用變頻器調速?？刂破鬟x用OMRON的PLC，PLC與變頻器分別安裝在兩個相距較遠的控制室內。PLC使用通信協(xié)議宏功能與多臺變頻器通信，控制它們的運行。 2 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)組成如圖1所示，上位計算機運行組態(tài)軟件，與OMRON的C200HE-CPU42型PLC通信，實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行。PLC的CPU單元安裝C200HW-COM06-V1通信板，支持通信協(xié)議宏功能。6臺不同功率的OMRON 3G3MV通用變頻器，分別驅動麥芽粉碎輥、大米粉碎輥、兩臺醪液輸送泵、糖化鍋和糊化鍋攪拌器電動機。3G3MV變頻器支持MODBUS通信協(xié)議，可與PLC進行RS-422A/485串行通信。PLC為主站，變頻器為從站，PLC與變頻器之間采用RS-485總線連接。 3 MODBUS通信協(xié)議 MODBUS是應用于控制設備的一種通用串行通信協(xié)議，規(guī)定了一個控制設備能夠識別的信息結構。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業(yè)網絡，進行集中監(jiān)控。 MODBUS通信使用主從技術，即主設備首先發(fā)出命令，從設備根據主設備提供的命令做出響應。從站不能主動發(fā)送數據，只有主站發(fā)出命令時，從站才能給出響應。主站可以向某一個從站發(fā)出命令，也可以向所有從站廣播信息。從站只響應單獨發(fā)給它的命令信息，而不響應廣播信息。協(xié)議規(guī)定每個從站都需要設置其設備地址，識別主站發(fā)來的信息。3G3MV變頻器的MODBUS協(xié)議的信息幀結構如下所示。 （1）從站地址。變頻器地址00～31，如果設定為00，則為廣播發(fā)送，變頻器不給響應。 （2）命令代碼。命令代碼有3種： 03H─讀?。? 08H─回路反饋測試； 10H─寫入； （3）數據。由寄存器編號（回路反饋測試時為測試編號）與其數據組合構成的一串數據。 （4）校驗碼。CRC16循環(huán)冗余校驗。 PLC以通信方式讀取3G3MV的狀態(tài)數據或控制其運行，實際上是讀取或修改3G3MV中對應寄存器的數據。 4 創(chuàng)建通信協(xié)議宏 糖化醪與糊化醪的制取工序較為復雜，各個變頻器按照規(guī)定的頻率曲線工作，而且變頻器的動作在順序上有一定要求。限于篇幅，本文不討論復雜的控制策略，僅討論PLC與變頻器之間的協(xié)議宏通信。 下面以向6臺變頻器發(fā)送運行指令、查詢狀態(tài)參數為例，介紹通信協(xié)議宏的創(chuàng)建過程。 在協(xié)議宏軟件CX-Protocol軟件上創(chuàng)建工程，選擇正確的設備名稱、設備型號及網絡類型。然后創(chuàng)建通信序列和接收陣列，并下載到PLC的通信板中。在PLC中編寫程序，用PMCR指令調用指定的通信序列[5]，實現(xiàn)與變頻器的通信。 4.1 創(chuàng)建通信序列 將通信序列號設為“000”，在通信序列中要設置PLC與通信板鏈接字、傳輸控制參數、響應接收方式、數據接收監(jiān)控時間、數據接收完成監(jiān)控時間、數據發(fā)送完成監(jiān)控時間等內容。 （1） 創(chuàng)建通信步 在通信序列“000”中創(chuàng)建2個通信步：STEP00和STEP01。STEP00用于控制變頻器運行，STEP01用于查詢運行狀態(tài)，如圖2所示。在每一個通信步中包括步號（Step）、重復計數器（Repeat）、命令（Command）、重試次數（Retry）、發(fā)送信息（Send Message）、接收信息（Recv Message）、是否響應（Response）、出錯處理方式（Erorr）等內容。 其中，重復計數器設定為“RSET/R（1）”?！癛SET”表示在開始執(zhí)行通信步時，重復計數器變量N清零。通信步執(zhí)行一次，N自動加1?！癛（1）”設定通信步執(zhí)行次數，其數值存放在PMCR指令的第二操作數（S）指定的數據區(qū)“S+1”中，本例的具體數值為“0006”，即每個通信步執(zhí)行6次，在通信步的重復執(zhí)行過程中，變量N對應地從0遞加到5。圖2示出通信步設置。 [align=center] 圖2 通信步設置 [/align] （2） 創(chuàng)建發(fā)送和接收信息 發(fā)送信息與接收信息必須嚴格按照MODBUS協(xié)議格式編寫，如圖3、圖4所示。需要設置校驗碼（Check Code）、數據長度（Length）、地址（Address）、數據（Data）等信息。 校驗碼為CRC16校驗，占用兩個字節(jié)，65535為校驗算法初始值。 系統(tǒng)中使用的變頻器較多，這里不用常量作為從站地址，而用重復計數器變量N指定從站地址，來完成數據的發(fā)送和接收工作。地址“～（R（3N+2）,1）”在通信步的6次重復執(zhí)行過程中，分別從PMCR指令的第二個操作數指定的“S+2”、“S+5”、“S+8”、“S+11”、“S+14”和“S+17”存儲單元中讀取低字節(jié)的數據，作為變頻器的地址。 在發(fā)送信息的數據設置中，[1000010002]表示向變頻器的“0001”和“0002”兩個寄存器寫入數據。其中，[10]為MODBUS寫入指令，[0001]為變頻器寄存器開始編號，[0002]為寄存器的個數。 “0001” 寄存器保存變頻器運行操作信號，指定變頻器運行或停止、正轉或反轉；“0002” 寄存器保存變頻器頻率值，指定運行頻率。只要改變以上兩個寄存器的值，就可以改變變頻器的運行狀態(tài)和運行頻率。每一個變頻器的具體寫入值由（R（3N+3）,4）指定。[03002C0001] 表示讀取變頻器“002C” 寄存器的值，即讀取狀態(tài)參數。 在接收信息的數據設置中，“RUN RIGHT”為向變頻器發(fā)送運行指令的正確響應信息；“READ RIGHT”為向變頻器發(fā)送查詢指令的正確響應信息，使用“（W（N+1）,2）”將查詢指令的響應數據（2個字節(jié)），即變頻器的狀態(tài)參數，寫入PMCR指令第三操作數指定的PLC存儲單元；“ERROR”為錯誤響應信息，使用“（W（N+1）,2）”將錯誤代碼寫入PMCR指令第三操作數指定的PLC存儲單元。 4.2 創(chuàng)建接收陣列 PLC向變頻器發(fā)送指令時，變頻器可能返回正確或錯誤的響應信息，在接收數據時，應使用陣列的形式加以區(qū)分。創(chuàng)建了3種可能的接收信息“RUN RIGHT”、“READ RIGHT”和“ERROR”，并針對每一種接收情況設定了不同的處理方法（Next Process） ，用于可能出現(xiàn)的各種響應信息的處理，如圖5所示。 如果00通信步執(zhí)行正常，接收到“RUN RIGHT”信息，則轉到01通信步。在執(zhí)行01通信步時，如果接收到“READ RIGHT”信息，則通信協(xié)議宏執(zhí)行完畢。無論執(zhí)行哪一個通信步，如果接收到“ERROR”信息，則通信錯誤，終止協(xié)議宏的執(zhí)行。對于其他不可預見的情況（OTHER），如通信超時接收不到響應信息時，終止協(xié)議宏的執(zhí)行。 5 通信實現(xiàn) 5.1 通信設置 （1） 變頻器設置 使用RS-485方式通信時，將終端變頻器的外部設定開關SW2設置為ON，接入120Ω的終端電阻。將S+與R+，S-與R-連接。 每臺變頻器使用前要設定與通信相關的參數，將運行控制方式、頻率控制方式均設定為“通信”，頻率單位設為0.1Hz，還要設定從站地址，通信參數設為1位啟動位，8位數據位，1位停止位，偶校驗，9600bps波特率。 （2） 通信板設置 對通信板上的開關作調整，將SW1置于2側，使用RS-485方式；SW2設定為ON，接入120Ω的終端電阻。 設定通信板端口A為通信協(xié)議宏方式。PLC的通信參數設定必須與變頻器的參數一致。 5.2 編寫通信程序 通信協(xié)議宏的調用程序段如圖6所示。其中，28908為通信板端口A操作標志。28908為OFF，表示可以使用端口A進行通信。通信過程中28908置ON，通信結束后，28908置為OFF狀態(tài)。當23201由OFF變?yōu)镺N、且28908為OFF時，調用通信板上的通信序列，通過端口A發(fā)送和接收數據。 通信序列號、發(fā)送和接收數據的存放區(qū)由PMCR指令的三個操作數指定。 PMCR指令的第一個操作數“#1000”為控制字，第一位的“1”表示使用通信板的端口A；后3位“000”表示通信序列號。 DM0000為PMCR第二操作數（S），設置發(fā)送信息的有效通道數為“0020”，即設定了DM0000～DM0019共20個有效通道。DM0001中存放變頻器臺數。DM0002中存放1號變頻器的地址，DM0003中存放1號變頻器運行指令，DM0004中存放變頻器的運行頻率。第2臺至第6臺變頻器的數據依次設置于DM0005～DM0019中。 DM0020為PMCR第三操作數（D），設置接收信息的有效通道數“0007”，即設定了DM0020～DM0026共7個有效通道。DM0021中存儲1號變頻器的運行狀態(tài)數據，DM0022中存儲2號變頻器的運行狀態(tài)數據，以此類推。 6 結束語 根據糖化工藝的要求，通過上位機組態(tài)軟件，制定變頻器的運行曲線，實時改變變頻器的運行頻率與運行方向，并在計算機上獲得變頻器的實際工作狀態(tài)信息和主要運行參數，生成數據報表和運行曲線。 通信協(xié)議宏的編寫與調用簡單，編程量小。使用通信協(xié)議宏實現(xiàn)控制多臺變頻器，簡化了現(xiàn)場布線，達到了設計要求，取得了很好的效果。