PLC变频器控制系统通讯原理及常见问题解析

GXF360 2019-09-13

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1 引言

变频器采用MEMOBUS通讯协议，可与MEMOCON系列等可编程控制器(PLC)进行串行通信。MEMOBUS通信方式由1台主站(PLC)和从站(变频器)构成。主站和从站的通信(串行通信)通常以主站开始通信、从站响应的方式进行[1]。变频器的通讯一旦出现故障，轻则影响生产设备的正常运行，重则导致机损事故的发生。因此，分析通讯故障的原因，避免其通讯出现问题，对确保起重设备的正常工作及安全运行意义重大。

2.2.3 翻转课堂为加深同学们对书本知识点认识，让他们尽快的从抽象的理性认识升华成自己形象的感性认识，我们对原来的讲授方式进行了翻转。首先，对同学们进行分组，让每组成员轮流充当老师的角色，然后拿出少量的章节让他们自己先讲，老师旁听且提出问题并进行点评。通过角色的翻转，提高了学生学习临床血液学检验技术的主观能动性，挖掘了学生的潜能，发现了学生的价值，促进了有效学习。

2 变频器通讯存在的问题

可编程控制器(PLC)端口通过通讯耦合器与变频器通讯卡相连，将控制命令以通讯的方式传输给变频器。变频器通讯卡与变频器主控板相连，将接收到的控制命令传送给变频器，变频器接收到控制命令后实施对电机的动力驱动。变频器与PLC通讯采用MEMOBUS通讯协议。MEMOBUS通讯的规格为RS-422与RS-485两种，本港门座起重机采用的是RS-485接口的通讯方式。485收发器的正常工作电压为-7～+12 V。近年来我港设备PLC变频控制系统通讯故障问题如下：

(1)变频器通讯卡的损坏。变频器通讯卡作为与PLC通讯交换的核心部件，起到信息转换的功能。从当前门座起重机的工作情况来看，其变频器通讯卡损坏主要由2种因素造成：一方面，很多门座起重机的变频器长时间运行，各元器件都处在长期通电运行的状态，部分门座起重机变频器的使用期限已经在10年以上，属于超年限使用，长时间、超年限的运行使用使变频器的通讯卡绝缘受到损坏的几率大大增加；另一方面，在日常维修保养过程中，通讯卡的插拔造成通讯卡插口的松动，导致通讯卡与主板的连接不良。

(2)变频器主控板的损坏。当前门座起重机均为临海作业，工作环境较为潮湿，严重影响主控板的绝缘性能；在设备运行过程中，因门座起重机的间歇性作业使得变频器时常处于频繁的通断电状态，大大增加了主控板损坏的几率；长期的维护保养，使得主板上各插接口松弛，插口松弛造成通讯板与主控板的通讯故障；控制面板与主控板的通讯故障。

(3)可编程控制器(PLC)直流电源的损坏。PLC直流电源模块的损坏也会使变频器发生通讯故障问题。MEMOBUS通信由1台主站(PLC)和最多31台从站(变频器)构成(见图1)。如果PLC发生电源故障，那么为主站提供通讯的电源就会不存在，从而造成一连串的变频器通讯故障。

(4)通讯线路的干扰。由于通讯线路与其他控制主线和动力主线同在一个线槽内，所以极易受到其他高电压线路的干扰。同时，通讯线路屏蔽线的接线方式不当，电位差形成感应环流，也会对通讯传输信号造成干扰。

2) 在支臂与牵引臂间增加转接件以放置机械式拉力表(量程0～10 kN，引用误差<2% F.S，使用前进行零位标校)；

3 消除变频器通讯问题的对策

3.1 加强变频器通讯卡的技术性保养

(1)通讯卡等电器原件的工作情况是无法避免的，因此可以采取穿插使用方法，避免单台设备长时间通电使用。对超年限使用的变频器及时进行改造并更换新型通讯卡。

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图1 通讯连接方式

(2)对变频器内电路板等插接性元器件采取技术性保养，使用专业清洗剂对电气元件进行清洗，避免保养过程中的频繁拆解。

(3)选取兼容性较好的变频器通讯板，对于不兼容的通讯板卡做到备件充足、及时维护。

3.2 建立变频器主控板良好的工作环境

变频器主控板的主要作用是处理通讯板接收到的控制信息，通过计算处理下达控制驱动指令。保障主控板的工作环境，才能确保其能准确、稳妥地接收到通讯板卡接收到的控制讯息。可利用电气室内的空调设备，为变频器主控板建立良好的工作环境。在炎热的夏季，可以使电气室内的空调分别处于制冷状态和除湿状态，保持主控板的工作状态干燥绝缘。设备运行中，避免变频器的间歇性停断电。

3.3 增加可编程控制器的备用电源

直流电源模块的主要作用是为PLC的通讯模块及部分输出模块供电。在电源模块出现问题的情况下，长时间检测不到通讯，此时PLC判断通讯处于断开状态。因此，可增加1个直流电源模块给PLC供电，让PLC成2路供电，当一组直流电源模块出现故障，可以迅速的切换到另一组，保证通讯不间断。

3.4 规范通讯线路的接线方式

对于因为通讯线与主电源、控制线路同在1个线槽铺设，而造成的干扰问题，制定相关对策：①将通讯线路与主电源及控制线路隔离；②采用屏蔽双绞线，减少和消除2根485通信线之间产生的分布电容，以及来自于通讯线周围产生的共模干扰。

普通网线没有屏蔽层，不能防止共模干扰。网线线径太细，会导致传输距离降低和可挂接的设备减少。网络线为单股的铜线，相比多芯线而言容易断裂。如果超出此范围会影响通讯，严重的会损坏通讯接口。消除干扰的有效手段之一是将485通讯线的屏蔽层用作PLC地线，将机具、电脑等网络中的设备地连接在一起，并由1点可靠地接入大地。通信线尽量远离高压线缆，不要与电源线并行，更不能同束绑扎。将屏蔽双绞线的屏蔽线包覆连接于变频器的接地端子，对另外一端不进行连接而进行末端处理，可以有效地防止干扰引发误动作[2]。通讯线屏蔽线接到通讯耦合器S端，屏蔽线的上端做末端处理，避免屏蔽线中积聚干扰电压(见图2)。