Современный частотный преобразователь имеет либо встроенный цифровой интерфейс Modbus RTU, либо этот функционал является опцией, которая при необходимости может быть установлена в ПЧ в виде дополнительной платы или модуля. Управление преобразователем по протоколу Modbus RTU является простым и бюджетным решением, позволяющим реализовывать необходимые алгоритмы управления.
Почему именно Modbus?
Промышленный протокол Modbus де факто имеет самое массовое распространение в сфере автоматизации. Его поддерживают все SCADA системы, а также бесплатно распространяемые пакеты разработчика, ориентированные на конкретное оборудование. Свободно распространяемые библиотеки API функций позволяют разработчикам оборудования и программного обеспечения с лёгкостью реализовать поддержку протокола. Modbus может базироваться на различных интересах передачи данных, но применительно к преобразователям частоты речь идет о Modbus RTU, приставка RTU означает, что средой передачи является двухпроводный интерфейс RS-485. Структура обмена сообщениями Master – Slave, причем Master в сети RS-485 всегда один, а Slave-устройств может быть до 256. Преобразователь частоты всегда является Slave-устройством, имеет свое адресное пространство и назначаемый адрес в сети RS-485.
Возможности управления по Modbus RTU
Преимущества, которые предоставляются при использовании цифрового интерфейса Modbus RTU в ряде случаев, являются ключевыми. К примеру, подавляющее большинство ПЧ не имеют встроенных часов реального времени и тем более календарей, для реализации алгоритма работы преобразователя с привязкой ко времени, дню недели или времени суток, необходимо использовать внешнее управляющее устройство, контроллер или операторскую панель, интерфейс связи естественно цифровой, ведь для организации управления через аналоговые и дискретные каналы пришлось бы команды с управляющего устройства преобразовывать в аналоговые и дискретные каналы. Один контроллер может управлять двумя или группой ПЧ, это становится актуально, к примеру, при управлении группой насосов или для создания систем с резервированием. Еще одним распространённым решение являются построение систем приточной вентиляции в системах автоматизации зданий. Как правило один контур «приточки» имеет два вентилятора работающих попеременно через заданный промежуток времени.
Цифровой протокол обмена становится актуальным решением применительно и к простым системам, не требующим реализации сложных алгоритмов вращения, например для того, что бы вынести панель управления на значительное расстояние от частотного преобразователя.
Исходные данные для реализации задачи
Как уже было сказано преобразователь должен поддерживать возможность управления по Modbus RTU, при выборе ПЧ необходимо обратить на это внимание. Подобрать преобразователь частоты с необходимым функционалов помогут в специализированной компании Эксперт-Автоматика, которая реализует ПЧ от нескольких производителей. Далее, в качестве управляющего устройства может выступать контроллер, панель оператора или компьютер. В последние годы значительную популярность и распространение получили панели оператора, они позволяют одновременно организовать интерфейс управления (визуализацию) и требуемый алгоритм при помощи написания макросов, имеют низкую цену и достаточную надежность. Программируются такие панели бесплатным программным обеспечением, распространяемым изготовителем панелей.
Простой пример управления ПЧ при помощи операторской панели
Для реализации нашего примера работы, воспользуемся следующим оборудованием. Преобразователь частоты производства фирмы Inovance серия MD310T, это универсальная серия ПЧ подойдет для решения большинства общепромышленных задач по управлению конвейерами, насосами, вентиляторами и т.п.
В качестве управляющего устройства операторская панель Weintek модель MT8090XE. Это производительная панель управления с сенсорным экраном и диагональю 9.7”.
Для работы преобразователя по протоколу Modbus произведем несколько установок, алгоритм настройки ПЧ в большинстве случаев одинаковый в независимости от модели и производителя.
- Необходимо сообщить ПЧ, что команды пуск/стоп будут приходить по цифровому интерфейсу. В нашем варианте для Inovance MD310T это параметр F0-02, нужно установить «2».
- Задание основной частоты, так же по протоколу цифровому интерфейсу, в нашем случае F0-03 = 9.
- Параметры сети RS-485 оставим по умолчанию, они соответствуют следующим значениям
- Скорость – 9600 бит/с
- Биты данных – 8 бит
- Четность – No check
- Стоповые биты – 1 бит
- Сетевой адрес — 1
Далее, создадим проcтой проект для операторской панели MT8090XE. На операторской панели используем один из двух портов RS-485 – COM3. Параметры настройки сети необходимо использовать одинаковые на ПЧ и панели.
Создадим две кнопки на экране, одна будет запуска двигатель, вторая останавливать.
Адреса команд есть в руководстве по эксплуатации на преобразователь, так для команд старт / стоп используется адрес 2000H, что соответствует десятичному значению 8192.
Для команды «старт» необходимо записать значение «1», для команды «стоп» — «6».
Обратите внимание, что мы используем адрес 8193, это связано с тем, что многие производители Modbus – устройств по старине использует не сам адрес регистра, а так называемый «номер регистра». Эту историческую путаницу можно объяснить тем, что изначально производители Modbus – устройств использовали именно «номер регистра», номера начинались с «1», а в действительности адресация начинается с «0».
Для задания частоты используем слайдер, установим адрес записи задаваемого значения, его возьмём из руководства 1000H, или 4096, сдвинем на 1, и установим адрес для записи значений. В нашем частотном преобразователе частота задается в виде значения от -10 000 до 10 000, отрицательные значения частоты будут менять направление вращения двигателем на обратное (реверс).
Скомпилируем проект и загрузим на операторскую панель. Пример простой, цель его иллюстрация возможности описанного оборудование, а также представление, о том на сколько просто и быстро создавать решения по управлению электроприводом с использованием цифравых коммуникационным каналов связи.
