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  引言

      虽然变频器广泛应用于各行各业，但因其显示面板简单，且在对数据的处理、计算、保存等方面存在弱点，在一定程度上影响了变频器在复杂控制系统中的应用。不过，通讯技术与变频器相结合可以弥补这些缺点，可以利用plc与变频器之间的通讯功能实现远程控制，同时增强了变频器对数据处理，故障报警等方面的功能。

      本文以污水处理控制系统为例，介绍利用modbus通讯协议实现永宏plc控制3台变频器运行系统，使得电机转速、方向、转矩以及变频器运行参数等控制变得十分容易和精确。先前的控制是采用3台变频器分别控制3台牵引电机，其转速给定是由操作面板上的操作电位器的旋转给变频器一个0～10v的电流信号，这种方式缺点是:

（1）各变频器运行参数无法准确在运行中获得;

（2）控制电位器由于经常旋转操作频繁，使得故障率增高;

（3）由于变频器一般安装在控制柜中，较难得到其面板上的频率信息;

（4）改变其运行参数，需手动多次调试;

（5）自动化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改进，采用plc控制，利用modbus通讯实现用plc控制和监控变频器的运行。

2  相关系统构成及配置

      系统采用中国台湾永宏股份电机有限公司的fbs-60mct型plc作为主控制器; 

      tvf2000系列变频器用于传动控制;hitech pws3261触摸屏用于人-机信息交换。相关系统构成框图如图1所示。在该系统中，plc的port 2和变频器构成modbus总线，通过plc控制3台变频器完成系统控制需要，实现对变频器的速度设定、运行状态监控及参数交换等。

3  modbus通讯协议

      modbus通讯协议，是一种串行的、非同步的主从通讯协议，网络中只有一个设备能够建立协议，其它的设备只能通过提供数据响应主机的查询，或根据查询做出相应的动作。modbus协议定义了主机查询的格式，其包括:主从机的编址方法（或广播），要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等，或不能完成主机要求的动作，它将组织一个故障作为响应。modbus协议不需要特别的接口，典型的物理接口是rs-485。在modbus通讯网络中，一般提供中ascii和rtu两种通讯模式。

      本控制系统中，永宏plc支持modbus协议，可以灵活运用ascii和rtu两种通讯模式，tvf2000变频器支持modbus中的rtu通讯模式。

目前，变频器在化工、电力、冶金以及民用等各个领域的应用已经日益广泛，变频器的使用不仅仅局限于电气技术人员的应用范畴。作为一名服务生产现场的仪表自控人员，了解变频器，掌握变频器的基本原理以及常见故障的处理，在实际生产中尤为重要。同时，它又是提升自身自控系统能力的一种工具。

    一、变频器的简单介绍

    变频器是把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现电机变速运行的设备。

    1. 变频器的基本结构

    2. 其中各个电路的作用

    a. 控制电路

    控制电路完成对主电路的控制。它将信号传给整流器、中间电路和逆变器，同时接受来自这些部分的信号。变频器都是由控制电路利用信号来开关逆变器的半导体器件，这是所有变频器的共同点。

    b. 整流器

    整流器与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的支流电压。整流电路将交流电变换成直流电（交—直变换）。

    c. 中间电路

    直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波。将整流电压变换成支流电流；使脉动的支流电压变得稳定平滑，供逆变器使用；将整流后固定的支流电压变换成可变的交流电压。

    d. 逆变器

    逆变器产生电动机电压的频率，逆变电路将直流电再逆变成交流电（直—交变换）。

    二、变频器在生产中的应用（以富士G7变频器为例）

    1. 变频器的控制原理（见图2）

    变频调速装置电路由空气开关QF2，交流接触器KM1和变频器U1组成，由安装在电气控制柜面板上的转换开关按钮S1，启动开关按钮S2；或安装在现场防爆操作柱上启动按钮和停止按钮；以及DCS控制系统的启动、停止按钮来控制U1的运行。 

    启动U1时必须先闭合QF1和QF2，以及控制回路上的QF12（见图3）：

    （1）电动机上PTC1处于得电状态，用于电动**温保护；

    （2）电气控制柜面板上的启动开关按钮S2置于启动位置，空气开关QF2得电时，其联动常开触点闭合，使得交流接触器KM1得电；则KM1常开触点闭合，变频器处于受电状态；

    （3）此时按下DCS系统画面上的启动按钮或现场防爆操作柱上的启动按钮，则K1得电，同样，K1的常开触点闭合；这样，变频器处于运行状态，同时K1的常开触点闭合将DCS启动按钮或现场的启动按钮进行自保。

    2. 变频器频率调节回路（见图2、图4）