台达AE系列触摸屏在高压变频器上的应用

摘要：本文主要介绍在高压变频器电气控制系统中采用台达AE系列触摸屏与西门子S7-200系列PLC以及客户自己开发的单片机嵌入式通讯装置形成的高压变频器控制系统。
1 引言
随着国家能源法律的颁布与实施，节能成为国家发展经济的一项长远战略方针。而变频器作为一种调速节能的产品，在石油、化工、建材、电力、矿山、塑料、冶金、水利等工业生产中发挥着越来越重要的作用，成为工业生产以及日常生活中不可或缺的工具。而PLC、HMI、单片机等作为高压变频器中的电气控制核心，这些产品的功能与性能关系着整个高压变频器系统的稳定运行。本文以山东某高压变频器制造商生产的高压变频器为例，介绍了台达AE系列触摸屏在高压变频器上的应用，以供大家参考。
2 高压变频器系统
高压变频器的电柜结构由多个并列单柜组成，每个单柜担负完全不同的系统功能，外形如图1所示，系统结构如图2所示。

图1 10KV高压变频器

图2 高压变频调速系统结构图
系统在控制系统中采用台达AE系列触摸屏，通过COM3实现与西门子S7-200系列PLC的通讯，同时，通过COM1与COM2特有的宏指令功能实现与单片机的通讯。实现对高压变频器的启动/停止、运行频率、上升下降时间、工作曲线、V/F曲线、死区补偿、低频补偿等参数的设定以及输出频率、输出电压、输出电流、运行状态等参数的读取，如图3所示。

图3 电气控制方案简图
3 触摸屏通讯设计
3.1 COM1通讯口编程设计
通过AE系列触摸屏的COM1通讯口特有的宏指令功能实现与高压变频器主板显示单片机的通讯，主板显示单片机通讯协议分述如下。
（1）物理接口：异步传输方式，1个起始位，1个停止位，无校验，电气接口为RS232C，传输速率为19200bit/s。
（2）传输数据帧格式：

其中：报文长度L(07H)为发送的总字节数；帧校验和（CS）为启动字符至校验和前的数据单字节算术累加和的低字节；命令代码（C）定义如下：

在设定的参数中：用两个字节，低字节在前，高字节在后；命令发送后，如果接收正确就返回字节A0H代码，如果接收不正确就不返回任何代码。
（3）读运行参数与状态：发送命令为：68H 07H 01H 01H 00H 71H 16H，返回14个字节定义如下：

其中：返回的字节中，低位在前，高位在后，全是十进制数。
运行状态：16位，低位在前（第8字节），高位在后（第9字节），组成一个字：
位0：1——开机，0——停机
位1：硬件过流保护，1——保护，0——无保护
位2：PDP保护，1——保护，0——无保护
位3：外部异常保护，1——保护，0——无保护
位4：备用
位5：软件过流保护，1——过流，0——无过流（过流1分钟）
位6：1.8倍过流，1——过流，0——无过流
位7：1——外控状态，0——内控状态
高8位：01——硬件保护，02——PDP保护，03——外部异常，04——备用，05——过流，06——1.8倍过流。
校验码为从第2字节到第12字节的算术累加和的低字节：链路用户数据(两个字节)：低位在前，高位在后；帧校验和(CS)：启动字符至校验和前的数据单字节算术累加和的低字节；结束字符：16H。
3.2 COM2通讯口编程设计
通过AE系列触摸屏的COM2通讯口特有的宏指令功能实现与高压变频器单元故障检测单片机的通讯，单元故障检测单片机通讯协议分述如下。
（1）物理接口：异步传输方式，1个起始位，1个停止位，无校验，电气接口为RS232C，传输速率为19200bit/s。
（2）请求数据宏指令：E9。E9返回数据格式如下：

（3）E9返回数据内容定义：第2、3、4、5、6、7字节：每2位表示一个单元：00——正常，01——温度，10——过压，11——过流，每字节四个单元，由高到低顺序排列。
第 8，9字节定义如下：

（3）在每相的变流单元故障数中，如果单元数超过7时，均为111，即最大为7，后位0和位1配合主板通信中的01H命令代码使用：
命令格式：68H，07H，01H，第9字节： OR 01H；第8字节校验和：16H；校验码：第10字节，为字节2-字节9累加和的低字节数。
对于一相10个功率单元的10KV变频器时，返回数据比原来多2个字节，在第7个字节和8个字节间加入2个字节，整个数据长度变为13个字节，其他数据结构定义不变，校验码为字节2到字节11累加和的低字节数。其中新加第8字节和第9字节定义如下：

4 结束语
本系统采用了台达AE系列触摸屏解决方案，通过AE系列触摸屏特有的宏指令功能实现与两块单片机的通讯，即有效降低了成本，也使自由通讯的方式变得简单易用。完善的故障检测功能，保证设备运行可靠。人性化的编程软件，给客户编程工作带来了极大的方便，新的控制系统不仅给客户带来了成本的极大优化，并且能更好的根据工艺的要求进行修改设计，进一步提高了客户在行业中的竞争力，依靠台达大陆子公司中达电通强大的销售与售后支持网络，使客户的设备在任何地方均可享受快捷、便利、优质的售后服务。