Komunikace s měniči kmitočtu
 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrické pohony a výkonová elektronika Komunikace s měniči kmitočtu Ing. Hynek Václavík, Danfoss s. r. o. Digitální měniče kmitočtu jsou v zásadě schopny vyměňovat si data se svým okolím prostřednictvím tří typů rozhraní (obr. 1):
V závislosti na aplikaci může být komunikace řešena inteligentním modulem sériového komunikačního rozhraní pro potřeby vysokorychlostní sběrnice (např. Profibus).  Ovládací panel s displejem a klávesnicí může být integrován do téměř každého moderního měniče kmitočtu. Minimální počet vodičů na svorkách měniče je vždy roven počtu řídicích svorek zvýšenému o jednu, což znamená, že počet vodičů je závislý na úkolech, které má měnič plnit, a na počtu skutečně využívaných svorek. Jednotlivé svorky mohou být naprogramovány na rozdílné úkoly. Displej dovoluje monitorovat měnič kmitočtu, což může být výhodné v případě, že bude signalizována porucha, např. poškozený vodič nebo chybějící řídicí signál. V procesu může být měnič kmitočtu považován za aktivní prvek a může být buď vybaven zpětnou vazbou, nebo může být bez ní. To znamená, že se může jednat o zpětnovazební regulační systém (regulace) nebo o pouhé řízení (bez zpětné vazby). Zařízení bez zpětné vazby může být řízeno prostřednictvím jednoduchého potenciometru a digitálních povelů. Ale regulátory s uzavřenou smyčkou jsou mnohem složitější. U složitých zařízení regulace procesů jsou měniče kmitočtu řízeny pomocí programovatelného logického automatu (PLC). Měniče kmitočtu a PLC jsou obvykle propojeny jedním nebo dvěma rozdílnými způsoby – buď přímo přes digitální vstupy a výstupy, nebo přes sériovou komunikaci.  Při přímém připojení jsou vstupy a výstupy programovatelného logického automatu připojeny ke vstupům a výstupům frekvenčního měniče jeden po druhém pomocí oddělených vodičů. Vstupy a výstupy programovatelného logického automatu tak nahrazují samostatné součásti, jako jsou potenciometry, kontakty regulátoru a signalizační nástroje. Sériová komunikace Existují tři hlavní principy pro sériovou komunikaci, ale rozhodujícími faktory jsou počet jednotek, které spolu musejí komunikovat, a rychlost provozu. Buď lze použít velký počet vodičů k vysílání a přijímání informací do každé jednotky v systému a z ní, nebo je možné použít dva vodiče. U dvouvodičového systému může být několik přijímačů připojeno k jednomu vysílači (S) a nebo všechny propojené jednotky mohou vysílat i přijímat. Toto posledně zmíněné uspořádání je nazýváno sběrnice (bus). Všechny jednotky připojené ke sběrnici musí mít stejnou úroveň signálu, aby bylo zajištěno, že budou schopny komunikovat a že budou schopny přijímat vysílaný signál. Kromě toho musí mít jednotky stejnou strukturu signálu (stejný protokol), aby bylo zaručeno, že přijímač bude rozumět poslané informaci. Struktura a kombinace signálů podléhají mnoha standardům (tab. 1). Tab. 1. Standardy pro sériovou komunikaci
Společná úroveň signálu není určena žádnou konkrétní hodnotou. Proto musí být software v jednotce navržen tak, aby mohla být společná úroveň signálu určena. Rozhraní RS-232 je nejznámějším standardem. Jeho použití je omezeno na krátké vysílací vzdálenosti a nízkou přenosovou rychlost. RS-232 je proto používáno tam, kde jsou signály přenášeny jen občas. To může být např. připojení terminálů nebo tiskáren.  Sběrnice RS-422 a RS-423 řeší problém vzdálenosti a přenosové rychlosti rozhraní RS-232, a jsou tudíž často používány při automatizaci procesů, ve spojení s programovatelným logickým automatem (PLC), tj. v případě, kdy je přenos signálu souvislejší. RS-485 je jediným standardem, který dovoluje připojení a provoz vysokého počtu jednotek a rovněž komunikaci mezi množstvím jednotek přes společný pár vodičů. Tento typ připojení vyžaduje pouze dva vodiče, aby jednotka mohla střídavě vysílat a přijímat data prostřednictvím sběrnice. Existují tři typy signálů pro komunikaci mezi PLC/PC a měničem kmitočtu (obr. 3):
 Měnič kmitočtu přijímá řídicí signály od PLC a pak reguluje motor. Rovněž posílá signály zpět do PLC a poskytuje tak informace o efektu řídicích signálů na motor nebo proces. Jestliže se měnič kmitočtu zastaví kvůli mimořádným provozním podmínkám, jsou k PLC vyslány poplachové signály. RS-485 dovoluje připojení různých struktur systémů řízení procesů. Například je možné, aby byl PLC instalován v řídicím rozváděči, kde může řídit několik měničů kmitočtu nebo jiných dálkově připojených zařízení náležejících jiným řídicím rozváděčům (obr. 4). Se změnou analogové technologie na digitální se sériová rozhraní stávají stále rozšířenějšími pro použití u měničů kmitočtu ve spojení s:
K výměně informací mezi měničem kmitočtu a PLC či PC prostřednictvím sériového rozhraní je třeba určitý protokol. Protokol určuje maximální délku telegramu i umístění jednotlivých položek v informačním řetězci. Kromě toho protokol nabízí tyto obecné funkce:
Většina prodejců průmyslových zařízení používá svůj vlastní protokol, který může způsobit problémy uživatelům, kteří potřebují vytvořit ovladač pro komunikaci s jejich PC či PLC. Uživatelé také nemohou do jedné sériové linky zapojit zařízení od různých prodejců, protože ta nemohou sdílet společnou datovou strukturu a mohou pracovat při různých rychlostech. Komunikace nezávislá na výrobci Jednou z nejvíce podporovaných a dobře zavedených vysokorychlostních sběrnic pro všechny výrobky, včetně pohonů, je Profibus. Mezi sběrnice patří např.:
Profibus má tři rozdílné implementace, vyvinuté pro různé aplikace: Protokol FMS (Fieldbus Message Service) Protokol DP (Decentral Peripherals) PA (Process Automation) Další informace mohou zájemci získat na níže uvedené adrese nebo v inzerátu na 4. straně obálky tohoto čísla: Danfoss s. r. o. | ||||||||||||||||||||||||||||||
