張進峰 ，顏友鈞

(蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院，江蘇 蘇州 215104)

基于PLC間接尋址的變頻器老化測試系統(tǒng)設計

張進峰 ，顏友鈞

(蘇州市職業(yè)大學 電子信息工程學院，江蘇 蘇州 215104)

針對變頻器批量組裝完成后對其運行穩(wěn)定性能測試的要求，設計一種基于S7-200 PLC控制的變頻器老化測試電氣控制系統(tǒng)，提出一種多工位測試多種型號、基于間接尋址的模塊化編程方法，結合模塊化硬件設計實現變頻器的老化測試系統(tǒng).該測試系統(tǒng)的軟件結構性強，可靠性高，硬件運行穩(wěn)定，易于設備維護更新．實際使用表明其在工業(yè)應用中具有較高的實用價值.

可編程序控制器；變頻器老化測試系統(tǒng)；間接尋址；模塊化設計

變頻器因為變頻調速具有很多優(yōu)良的性能，所以在現代化工業(yè)中的應用越來越廣泛.無論是國外的知名品牌在國內生產組裝，還是國產的優(yōu)秀品牌在變頻器組裝測試完成后，都必須對產品進行較長時間帶負載在不同工作溫度下老化測試，測試其穩(wěn)定性，這是變頻器生產不可缺少的環(huán)節(jié)之一[1].傳統(tǒng)的PLC編程方法往往受限于電氣控制設計思想，很難滿足日益發(fā)展的控制系統(tǒng)的要求.變頻器老化測試系統(tǒng)要求測試系統(tǒng)具備多種型號兼容、多工位同時測試的能力，采用基于PLC間接尋址算法的老化控制系統(tǒng)是一種可靠、高效的老化測試方法[2-3].本測試系統(tǒng)采用了基于西門子S7-200系列PLC實現模塊化控制多工位多種類變頻器的性能老化測試.

1 設計方案

為了提高老化測試效率，測試系統(tǒng)溫控老化箱內一次能測試6個不同型號或相同型號的變頻器.溫控老化箱的工作模式由PLC的3個數字量輸出組合控制實現.測試系統(tǒng)控制方案采用基于西門子S7-226PLC及相關模塊通過與變頻器進行Modibus通信，讀出變頻器寄存器中型號、測試電壓、所帶的馬達功率、馬達的運轉方式，正反轉運轉的時間、剎車電阻的選擇等參數，通過PLC的數字量輸入輸出模塊控制實現六工位多種類變頻器的智能老化測試，老化完成后顯示測試結果，并通過Modibus在變頻器的狀態(tài)字中寫入測試結果，以便后續(xù)工序的需要，測試系統(tǒng)框圖如圖1所示.

圖1 測試系統(tǒng)框圖

2 基于PLC間接尋址方法的軟件設計

PLC的程序指令主要功能是對數據進行操作，指令尋址的本質就是尋找指令操作數據所在的地址的方式，常用的有直接尋址和間接尋址.直接尋址命令在指令中直接給出了操作數，而間接尋址是一種二次尋址方式，指令中寄存器的操作數的內容是數據存放的地址.間接尋址使得程序模塊化，結構簡潔清晰，維護、調試方便，易于實現標準化[4].S7-200系列PLC間接尋址是通過累加器寄存器(AC1、AC2、AC3)作為指針來訪問V存儲器、L存儲器數據.如圖2所示，將間接地址存入指針AC1，執(zhí)行數據操作后完成間接尋址的功能.

測試系統(tǒng)中S7-226通過總線通信獲知6個變頻器工位上變頻器的型號.通過已有數據庫中型號對應的各項參數，選擇不同的工作電壓、不同功率的負載電機、電機的連接方式、剎車電阻等工作條件以滿足測試的要求.系統(tǒng)對6個工位能實現的功能要求相同，硬件結構也相同.為了實現整個系統(tǒng)模塊化，程序要求結構性強、柔性好，采用間接尋址結合子程序完成相應的功能是較好的選擇.間接尋址的程序框架如下：

圖2 間接尋址操作數據流程

主程序調用子程序SBR0，根據測試站號VW100的值及當前變頻器型號VW104參數處理完成相應的控制信號輸出字VW104(VD104由高位VW104及低位VW106組成)，由當前站號10倍關系基地址指針完成控制輸出字輸送到對應的存儲器中，如1號測試站的控制字地址為VD10，2號站則為VD20，依次類推，這樣的程序結構體現了子程序結合間接尋址的高效性.

3 結合間接尋址方法的硬件設計

在硬件設計時結合軟件間接尋址方法的特點，程序對每站所用的輸入輸出操作均以字為單位，便于程序在間接尋址時以站號作為間接尋址的信號，如1號站的輸入IW0，輸出為QW0，如圖3所示.在實際應用時拋棄以往連續(xù)使用硬件及編號的常規(guī)方式，雖然會出現每站輸入輸出點數多余的情況，但體現整個測試系統(tǒng)的模塊化特點.在PLC外圍設備器件原理圖設計時，也考慮基于站號的模塊化地址，同時考慮電流流向完成總電源到負載的設備器件編號，以編號的數字位數及每位數字的值對應其所在的位置，如圖4所示.KM111接觸器編號分解意義是：第一個1是指1號測試工位站；第二個1是指其選擇的工作電壓是交流200 V，如果是4指工作電壓是交流517 V；第三個1是指物理位置.這為編程、后續(xù)維護帶來很多的便利.同時在PLC的內部存儲器劃分時同樣考慮與站號成相應關系的原則劃分區(qū)域，使得間接尋址的方式貫穿于整個系統(tǒng)的軟件及硬件系統(tǒng).

圖3 基于模塊化的PLC控制單元硬件設計

圖4 基于間接尋址方法硬件設計應用

4 結論

基于間接尋址方法的系統(tǒng)設計應用于某知名變頻器企業(yè)的老化測試系統(tǒng)中.系統(tǒng)設計硬件、軟件同時考慮基于間接選址的模塊化方式，雖然會多使用輸入輸出點數、中間存儲器的數量、器件編號的范圍，但使得6工位控制的輸入輸出地址的通道號均相同，所不同的是模塊號，整個電氣控制柜內部的線路、繼電器、接觸器劃分走線也實現了模塊化.同時軟件編程采用基于指針方式的間接尋址和基于面向對象結構的編程方法，使得程序的結構性好、效率高、調試相當方便，通過對比排查故障效率也大大提高，升級或修改測試功能更為方便.在調試過程中靈活性已能很好地體現，用戶對測試系統(tǒng)綜合性能相當滿意.利用軟件的間接尋址模塊化設計結合硬件的模塊設計提高了測試系統(tǒng)的綜合調試性能，尤其在多工位的測試系統(tǒng)中其優(yōu)越的性能能夠凸顯，在類似的工程應用中值得推廣.

[1] 謝文強． 基于虛擬儀器的變頻器試驗系統(tǒng)的研制[J]． 計算機測量與控制，2013，21(11)：3069．

[2] 胡玲艷． 臺車式退火爐PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計[J]． 自動化儀表，2012，33(11)：42-47．

[3] 遲君平，王斌，李業(yè)友． 模塊化編程方法在PLC程序開發(fā)中的應用[J]． 微計算機信息，2005，21(40)：26-27．

[4] 逯占文． PLC間接尋址在立體倉庫控制系統(tǒng)中的應用[J]． 電氣自動化，2013，35(6)：101-102．

(責任編輯：沈鳳英)

圖8 系統(tǒng)實物圖

5 結論

在家居智能化程度不斷提高的今天，智能窗市場需求不斷擴大.采用風光互補模式供電、單片機作為控制核心，集多種傳感器為一體，設計實現了一種智能窗控制系統(tǒng).該系統(tǒng)具有智能化程度高、性能穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點，具有廣泛的市場應用前景，可為企業(yè)的決策和生產提供可行的思路和經驗.

參考文獻：

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(責任編輯：沈鳳英)

Design of Inverter Burning Test System Based on Indirect Addressing Method of PLC

ZHANG Jin-feng，YAN You-jun
(School of Electronic Information Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

Aiming at testing performance requirements of the factory massive assembled inverters，an inverter burning system based on S7-200 Programmable Logic Controller supporting multiple stations is carried out. In this control system，the indirect addressing method is applied in program and the modular hardware confguration is adapted to every station．All the features make this system more modularized，more stable，and easier to maintain and upgrade. Actual use of the system shows that it has high practical value in industrial applications.

programmable logic controller；inverter burning test system；indirect addressing；modularized design

TP273+.1

A

1008-5475(2015)01-0026-04

2014-12-08；

2015-01-07

江蘇省高等學校大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃資助項目(201411054001Y)

張進峰(1974-)，男，江蘇常熟人，高級實驗師，高級工程師，碩士，主要從事控制工程、測試設備研究.