1、预缩机原理简述

预缩机是印染行业中织物后整理最后一道工序，它是将织物机械物理预缩（橡胶毯）方法，使其预缩率降低，手感改善。基本配置由四个单元组成：给湿单元、橡胶毯预缩单元、呢毯整理单元和出布单元。给湿单元完成预缩前给湿准备，以使织物拥有一定含湿量，便于织物预缩。其拖动部分为一只糙皮辊。由一个2.2KW电机拖动。橡胶毯预缩单元是本机核心，主橡胶毯挤压以使织物经向产生收缩。挤压由一个φ616mm辊筒和另一个辊筒相对运动完成，拖动由一个15KW电机完成。呢毯整理单元主要烘干织物和改善手感，由一个3KW电机拖动一个φ2000mm大滚筒完成。出布单元由一个1.5KW电机拖动摆布斗完成。其工艺流程如下：

进布单元－橡胶毯预缩单元－呢毯整理单元－落布单元

2、系统配置方案

本方案中，触摸屏采用日本Proface公司生产GP系列，PLC采用西门子公司S7-226系列，变频器采用丹佛斯VLT2900系列，该系列变频器内已经内置了RS485接口且支持modbus协议，故这使该系统性价比非常高。S7－226系列CPU内置了两个通信口，这两个通信口都为RS485接口，均可三种方式下工作，即PPI方式、MPI方式及自由通信口方式。PPI是point-to-point缩写，即点对点方式，是西门子公司专为S7－200系列开发一个通信协议，本案中，我们可把其中一个通信口设置为该方式，连接HMI，进而做人机交换信息用。而第二个通信口我们把它设置成自由口通信方式。自由口通信方式是S7－200系列非常有特色功能。该方式下，依据和他通信其他设备公开通信协议来编程S7－200通信。我们本方案中用它连接变频器以实现它们之间相互通信。相关系统框图如下图所示：（基于本文阐述重点，其它如变频器和电机组成自反馈系统不再画出和赘述。）

 3、自由口通信和Modbus协议S7-226和丹佛斯VLT2900系列变频器应用

A. 通讯协议及其PLC和变频器上基本设置

既然双方控制器要建立通信，它们必将共同遵循一定规约，这即称之为协议。本系统中，PLC建立通讯规约将依从于变频器规约，即Modbus协议，这是S7-200支持自由口通信模式。

l 自由口通信模式：

CPU串行通信口可由用户程序控制，这种操作模式称作自由口通信模式。该模式下，用户程序可以使用接受中断、发送中断、发送指令（XMT）和接受指令（RCV）来进行通信操作。利用该模式，PLC可以和任意第三方串口进行通信。SMB30（用于端口0）和SMB130（用于端口1）用于选择波特率、奇偶校验、数据位数和通信协议。

l Modbus通信协议

a．Modbus通信是一种被用于智能设备间建立主从方式通信，它可以如RS232C、RS485等多种传输方式进行传播。它分为两种串行传输方式：ASCII和RTU（Remote Terminal Unit，远程测控中断）。它们定义了数据如何打包、解码不同方式。丹佛斯VLT2900系列支持是RTU方式，其格式是：

 其中奇偶校验和停止位可以是0.即可以没有。

Modbus由一个主站（PLC）和最多31个从站（本系统中为4个）组成。主站负责发送指令，从站则是响应指令。某一时刻，只能有一个从站能和主站进行连接。

b．丹佛斯VLT2900系列变频器内置了RS485物理接口，且同时支持Modbus协议。其相关参数如站址、波特率、校验等561＃、500＃、570＃及501＃参数组内设置。

B. PLC和变频器通信信号格式

l 丹佛斯VLT2900系列变频器支持标准Modbus－RTU信号，其格式如下：

 驱动器址：本文为变频器址。值为0～32.若设定为0，即为广播方式，则从PLC同时向所有变频器传送指令信号，而变频器不反馈响应信号。

功能码：丹佛斯VLT2900系列支持以下几种功能码（16进制）。

 数据：存储寄存器址和数据组合构成一组数据。因指令内容不同数据长度不同。

故障检查：RTU方式，一般采用CRC－16方式进行，后面我们将做进一步说明

l 丹佛斯VLT2900系列变频器编址

既然PLC与变频器通信时操作对象是存储器，故变频器内部必须有PLC能识别存储器址相对应。变频器生产厂家不同会导致其编址方法不同。丹佛斯VLT2900系列变频器编址和你其说明书上看到参数号是遵从一等式，即参数址（HEX）＝[（参数号×10）－1>（DEC）。

l Modbus信号举例

a） 重写控制字与参考值方式，启动电机并使之运行50％转速下。

指令信号：[01> [0F> [00> [00> [00> [20> [04> [7C> [04> [00> [20> [9D> [01>

该指令中

[01>为驱动器址

[0F>为功能码，是指本命令为写多个位存储器指令；

[00> [00>指出将要写入数据起始址为位存储器首址。

[00> [20>为写入长度，20HX＝32DEC位数据。

[04>为要写入位总字节数为4个。

[7C> [04> 047C是启动电机控制字内容，实际传输中为低位前置。

[00> [20>为电机运行参考值，实际传输中低位前置。

[9D> [01>为计算出CRC-16值

正常时其响应信号应为：

[01> [0F> [00> [00> [00> [20> [54> [13>

b） 按频率指令60.0HZ传送到1＃变频器（址为01），

指令信号：[01>[06>[04>[0F>[00>[3C>[B8>[E8>

正常时响应信号为： [01>[06>[04>[0F>[00>[3C>[B8>[E8>

C. 信号发送和接受指令：

当信号格式被确定后，我们所要做是从PLC如何把它们发送出去和如何接收变频器响应信号了，自由口模式当中，信号可以用XMT命令发送，用RCV命令接收，另外我们还可以利用SMB2（接收缓冲字节）配合其它如MOV指令等来实现字符接收。S7-200系统中，设计了诸如发送完成、接收完成等中断事件，我们将很方便它们来控制整个程序运行。

4、 PLC程序设计

a） 数学模型：各个单元间是采用线性比例同步，构建其数学模型非常简单，使某单元转速和其相邻上一级单元遵循数学公式V1＝k×V2即可。调节两单元之间张力，我们只需调节两单元间比例k即可。这里需提醒注意是：某一单元转速必须以上一级为基础进行比例调节，这样才不至于调节单元速度时，影响其它单元间张力。

b） 程序框图

c） 程序结构

程序结构包括主程序、初始化子程序、停车子程序、开车子程序、比例设定子程序和速度计算子程序。其中与通信有关程序有CRC-16校验程序、发送中断程序、接收中断程序等。下面主要介绍一下CRC-16校验程序。
CRC是 “Cyclical Rendundancy Check” （循环冗余码校验）英文简称。 CRC码为2个字节，16位二进制值。故又叫CRC-16。由发送设备计算CRC值，并把它附到信息中去。接收设备接收信息过程中再次计算CRC值并与CRC实际值进行比较，若二者不一致，亦产生一个错误，校验开始时，把16位寄存器各位都置为“1”，然后把信息中相邻2个8位字节数据放到当前寄存器中处理，每个字符8位数据用于CRC处理。起始位，停止位和校验位不参与CRC计算。 CRC校验时，每个8位数据与该寄存器低位内容进行异或运算，然后向最低有效位（LSB）方向移位，同时用零填入最高有效位（MSB）后，再对LSB检查，若LSB=1，则寄存器与生成多项式（16＃A001）异或，若LSB=0，不作异或运算。重复上述处理过程，直至移位8次，最后一次（第8次）移位后，下一个8位字节数据与寄存器当前值异或，再重复上述过程。全部处理完信息中数据字节后，最终到寄存器值为CRC值。 程序编制时，可以使用FOR/NEXT指令，并使用一次嵌套。发送时，CRC值附加到信息时，低位先，高位后。

总结：实践证明，该方案使系统布线变简单，使系统抗干扰性明显增强。为该设备系统升级作出了应有贡献。