利用时间脉冲实现对多个参数的通讯传输

一、应用背景
      工业控制技术经过近几年的发展，已从早期的单机控制逐步走向了集中监控、集散控制。如今已进入网络时代，工业控制器的网络化也成为工控技术发展方向之一。为了方便不同厂家的不同控制单元进行组网，诞生了很多种通信协议，其中Modbus协议就是工业控制器的网络协议中应用较为普遍的一种。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。
      因此在很多PLC中也专门针对MODBUS的通讯外围设备设置了专用的驱动指令。例如台达PLC中就有“MODRD”、“MODRW”、“RS”等MODBUS资料传输指令，但这些指令在使用时每次只能传输一组数据，无法同时传输多组数据，这就给设备的监控带来了一定的麻烦。例如在PLC和变频器之间通讯，若需要将变频器运行时的频率、电流、温度等数据瞬时传送给PLC，由PLC对这些数据做出分析判断，并将参数显示在人机界面中。这时若用同一指令对几个参数分别传送，就会发现传出的数据并不是我们所需要的，数据明显的出现了混乱，有时还会出现乱码。
      不同的参数在变频器中的地址本身就不相同，当然我们也需要在PLC中划分出不同的存储区来存放这些参数。既然地址是不同的那就排除了地址冲突的可能性，所以可能造成数据混乱的原因就应该是指令传输的时间发生了冲突。因此，为了避免多个参数传输时发生冲突，在区别其地址的基础上还需要区别其传输的时间。
  
      二、实施方法
      就以我公司所生产的新型精梳机为例，来具体说明实施的方法。精梳机是近年来在纺织行业使用较为普遍的一种设备，其主要作用是排出梳棉生条中一定长度以下的短纤维，提高纤维整齐度，进一步清除纤维中残留的棉结、杂质，提高纤维光洁度。由于精梳机的电气控制部分采用了PLC运算控制，变频器驱动调速，触摸屏操作显示的控制主线，因此在三者间就必然会用通讯协议来传输数据。其中触摸屏通过RS232接口与PLC连接，变频器通过RS485接口与PLC连接。
      由于纺织设备通常使用在高温、高湿的环境里，并且空气中飘浮着大量的棉絮，因此在这种较为恶劣的环境中应用时变频器是应安装在电气柜中的。很多情况下我们都是通过电机的负荷来分析机械故障的，而电机的运行参数又直接反应在变频器上。根据变频器所显示的电机频率我们可以判断精梳机的实际运行速度是否符合设定速度；根据变频器所显示的电机电流我们可以判断精梳机的传动机构间隙是否合适，轴承运动是否灵活；根据变频器所显示的温度我们可以判断变频器的冷却风道是否被棉絮堵塞等等。但实际使用时电气柜是关闭的，而且变频器的显示区每次只能显示一个参数，若要查看其它参数就需要在变频器上不断的切换，很不方便。
      在这种情况下，操作者和检修者对设备的运行情况并不能直观的了解，这就给检修与维护带来了很大的不便，如果能把变频器运行时的频率、电流、温度等参数在触摸屏上同时显示出来，就能直观的掌握电机的负荷和设备的运行状况了。我们使用的是台达VFD055M43A型变频器，支持Modbus协议，参照说明书不难看出频率、电流、温度的字址分别是2103H、2104H和210DH，在台达PLC程序中可以利用“MODRD”指令对变频器进行资料读取。为了避免读取数据的时间发生冲突，可以在PLC中利用软件来形成循环的时间脉冲，对这些参数依次读取。
       假设在触摸屏上显示频率、电流、温度的寄存器地址分别是D1、D2和D3，刷新的时间是7个单位时间，先利用PLC编程软件形成一个如下图所示的循环时间脉冲，当然编制这个程序也有不同的方法，这里就不详细叙述了。可以用T1、T2和T3分别来触发“MODRD”指令，从而在不同的时间送出所需要的资料。

  
        具体的做法可参照下面的程序，最终传输的变频器参数可以作为一个画面显示在触摸屏中。
  PLC中的相关程序
  触摸屏中的相关画面
  
      三、结束语
      当然，要实现这些功能还有其它很多种方法，设计者也可根据自己的习惯选择。此外，也可以根据显示参数的数量来确定时间脉冲的数量，最终形成一个脉冲对应一个参数的关系。也可以通过程序设定脉冲周期，从而根据需要来改变参数的刷新时间，最终实现对多个参数的通讯传输功能。