變頻器與三菱PLC實現(xiàn)485通訊

1、變頻器與PLC通訊的精簡設(shè)計1、引言在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，最為常見的是PLC和變頻器的組合應用，并且產(chǎn) 生了多種多樣的PLC控制變頻器的方法，其中采用RS-485通訊方式實施控制的 方案得到廣泛的應用：因為它抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠且造價低 廉。但是，RS-485的通訊必須解決數(shù)據(jù)編碼、求取校驗和、成幀、發(fā)送數(shù)據(jù)、接 收數(shù)據(jù)的奇偶校驗、超時處理和出錯重發(fā)等一系列技術(shù)問題，一條簡單的變頻器 操作指令，有時要編寫數(shù)十條PLC梯形圖指令才能實現(xiàn)，編程工作量大而且繁 瑣，令設(shè)計者望而生畏。本文介紹一種非常簡便的三菱FX系列PLC通訊方式控制變頻器的方法：它 只需在PLC主機上安裝一塊RS

2、-485通訊板或掛接一塊RS-485通訊模塊；在PLC 的面板下嵌入一塊造價僅僅數(shù)百元的“功能擴展存儲盒”，編寫4條極其簡單的 PLC梯形圖指令，即可實現(xiàn)8臺變頻器參數(shù)的讀取、寫入、各種運行的監(jiān)視和控 制，通訊距離可達50m或500m。這種方法非常簡捷便利，極易掌握。本文以三 爰產(chǎn)品為范例，將這種“采用擴展存儲器通訊控制變頻器”的簡便方法作一簡單 介紹。2、三菱PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置2.1系統(tǒng)硬件組成如圖卜圖3所示。城超通訊距凰50n若采用RC0N-4%ADP模塊，域長通iRBi掰可達500m.圖1三菱PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置KDARDB SDA SD

3、B «T(匚81年 C 307)slrbsrDs裝配孔；PLC娃接器；“發(fā)送” 1月）指示燈，“接收” L印指示燈；6墟接心1町端子單元頂部寄出PLC的面板約7皿.圖2 FX2N-485-BD通訊板外形圖SGSDAP5SRDBRDAsc SDIIP5S圖3三菱變頻器PU插口外形及插針號（從變頻器正面看） FX2N系列PLC產(chǎn)品版本V 3.00以上）1臺瞅件采用FX-PCS/VdN-C V 3.00 版）； FX2N-485-BP通訊模板1塊（最長通訊距離50m）; 或FX0N-485ADP通訊模塊1塊+FX2N-CNV-BD板1塊（最長通訊距離 500m）； FX2N-ROM-E1功

4、能擴展存儲盒1塊（安裝在PLC本體內(nèi)）； 帶RS485通訊口的三菱變頻器8臺（S500系列、E500系列、F500系列、F700 系列、A500系列、V500系列等，可以相互混用，總數(shù)量不超過8臺；三 菱所有系列變頻器的通訊參數(shù)編號、命令代碼和數(shù)據(jù)代碼相同。）； 用45電纜（5芯帶屏蔽）； 終端阻抗器（終端電阻）100。； 選件：人機界面（如F930GOT等小型觸摸屏）1臺。2.2 硬件安裝方法用網(wǎng)線專用壓接鉗將電纜的一頭和RJ45水晶頭進行壓按；另一頭則按圖1圖3的方法連接FX2N-485-BD通訊模板，未使用的2個P5s端頭不接。（2）揭開PLC主機左邊的面板蓋，將FX2N-485-BD通

5、訊模板和FX2N-ROM-E1 功能擴展存儲器安裝后蓋上面板。將RJ45電纜分別連接變頻器的PU 口，網(wǎng)絡末端變頻器的接受信號端 RDA、RDB之間連接一只100。終端電阻，以消除由于信號傳送速度、傳遞距離等原因，有可能受到反射的影響而造成的通訊障礙。2.3 變頻器通訊參數(shù)設(shè)置為了正確地建立通訊，必須在變頻器設(shè)置與通訊有關(guān)的參數(shù)如“站號”、“通 訊速率”、“停止位長/字長”、“奇偶校驗”等等。變頻器內(nèi)的Pr.117Pr.124 參數(shù)用于設(shè)置通訊參數(shù)。參數(shù)設(shè)定采用操作面板或變頻器設(shè)置軟件 FR-SW1-SETUP-WE 在 PU 口進行。2.4 變頻器設(shè)定項目和指令代碼舉例如表1所示。參數(shù)設(shè)定完

6、成后，通過PLC程序設(shè)定指令代碼、數(shù)據(jù)和開始通 訊，允許各種類型的操作和監(jiān)視。表I光源等說定項目和市號代環(huán)節(jié)選£的自修三愛交頻調(diào)速奉FR-S500使用手冊物篇”)輸出電流飄 輸出電壓監(jiān)也 運行指令指令代自BiFH70117 1KF A聞曄工等訕：一(PI2JH04-匕匕正轉(zhuǎn)S7F例3的0 ,停止b2:反對5 7R例dHOS 書跡bl ：任逮RL例5田0 ,中途b4 :中速RM例 61H20 芭迪bSsfeSRH說明IWOOgHKW ：輸出旃 H6避副:小單住0,01加H OOOO-HFJF?:輸出電流(16送包最小單位。.1RBOOOO-HFJFF慚出電壓“6進制;誤小單色。，IV2

7、.5 變頻器數(shù)據(jù)代碼表舉例如表2所示。表2頰器數(shù)據(jù)代碼表節(jié)選(柄自二嬖變須色速益FR-F50。位用手冊附錄1)功能君 敖 號名稱敖據(jù)代碼讀入寫出網(wǎng)絡番數(shù)步履我定 【數(shù)翻代碼7F/FF)本功能Q線給提升00800i上限出率018102下限加率028203挑底領(lǐng)率03S304多段速度設(shè)定解的048405多良速度設(shè)定(中曲05850&寥段速度設(shè)定保潮05妮0T加速時間078T09微速時間08990g電干過電流保護098902.6 PLC編程方法及示例(1)通訊方式PLC與變頻器之間采用主從方式進行通訊，PLC為主機，變頻器為從機。1 個網(wǎng)絡中只有一臺主機，主機通過站號區(qū)分不同的從機。它們采用

8、半雙工雙向通 訊，從機只有在收到主機的讀寫命令后才發(fā)送數(shù)據(jù)。變頻器控制的PLC指令規(guī)格如表3所示。表3 變撅器控制的PLC指令規(guī)格表功能對應指令內(nèi)容物笏各種運行的猊視EXTR K10可以該取循出轉(zhuǎn)速、運行校式學娜游各種運行的捺渤EXTR K1 1可以交卸粉指令. 運行修忒等變領(lǐng)署笏曲的談取EXTR K1 2可以讀取或藥器的笏果也酬器號敖的寫入EXTR K1 3可以變更爽藥的笏須也變頻器運行監(jiān)視的PLC語句表程序示例及注釋LD M8000 運行監(jiān)視；EXTRK10K0H6FDO EXTRK10:運行監(jiān)視指令；K0:站號0； H6F:頻率代碼（見表1）； DO: PLC讀取地址（數(shù)據(jù)寄存器）。指令

9、解釋：PLC 一直監(jiān)視站號為0的變頻器的轉(zhuǎn)速（頻率）。（4）變頻器運行控制的PLC語句表程序示例及注釋LD X0 運行指令由X0輸入；SET M0 置位M0輔助繼電器；LD M0EXTR KI 1 KO HFA H02 EXTR KI 1:運行控制指令；K0:站號 0； HFA:運行指令（見表1）； H02:正轉(zhuǎn)指令（見表1）。AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)束；RST M0 復位M0輔助繼電器。指令解釋：PLC向站號為0的變頻器發(fā)出正轉(zhuǎn)指令。變頻器參數(shù)讀取的PLC語句表程序示例及注釋LD X3參數(shù)讀取指令由X3輸入；SET M2 置位M2輔助繼電器；LD M2EXTR KI2 K3 K2D2

10、EXTR KI0:變頻器參數(shù)讀取指令；K3:站號3；K2:參數(shù)2-下限頻率（見表2）; 02: PLC讀取地址（數(shù)據(jù)寄存器）。OR RST M2 復位M2輔助繼電器。指令解釋：PLC 一直讀取站號3的變頻器的2號參數(shù)一下限頻率。（6）變頻器參數(shù)寫入的PLC語句表程序示例及注釋LD XI參數(shù)變更指令由X3輸入；SET Ml 置位Ml輔助繼電器；LD MlEXTRK13K3 K7K10 EXTRK13:變頻器參數(shù)寫入指令；K3:站號3； 1<7: 參數(shù)7一加速時間（見表2）; K10:寫入的數(shù)值。EXTRK13K3 K8 K10 EXTRK13:變頻器參數(shù)寫入指令；K3:站號3； K8:參數(shù)

11、8-減速時間（見表2）; K10:寫入的數(shù)值。AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)束；RST Ml復位Ml輔助繼電器。指令解釋：PLC將站號3的變頻器的7號參數(shù)-加速時間、8號參數(shù)-減速時間 變更為1（）。3、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評述與對比3.1 PLC的開關(guān)量信號控制變頻器PLC（MR型或MT型）的輸出點、COM點直接與變頻器的STF（正轉(zhuǎn)啟動）、RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）、輸入端SG等端口分別相連。PLC可以通過程序控制 變頻器的啟動、停止、復位；也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同 組合實現(xiàn)多段速度運行。但是，因為它是采用開關(guān)量來實施控制的，其調(diào)速曲線 不是一

12、條連續(xù)平滑的曲線，也無法實現(xiàn)精細的速度調(diào)節(jié)。這種開關(guān)量控制方法， 其調(diào)速精度無法與采用擴展存儲器通訊控制的相比。3.2 PLC的模擬量信號控制變頻器硬件：FX1N型、FX2N型PLC主機，配置1路簡易型的FX1N-1DA-BD擴展 模擬量輸出板；或模擬量輸入輸出混合模塊FX0N-3A;或兩路輸出的 FX2N-2DA;或四路輸出的FX2N-4DA模塊等0優(yōu)點：PLC程序編制簡單方便，調(diào)速曲線平滑連續(xù)、工作穩(wěn)定。缺點：在大規(guī)模生產(chǎn)線中，控制電纜較長，尤其是DA模塊采用電壓信 號輸出時，線路有較大的電壓降，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。另外， 從經(jīng)濟角度考慮，如控制8臺變頻器，需要2塊 FX2N-4D

13、A模塊，其 造價是采用擴展存儲器通訊控制的57倍。3.3 PLC采用RS-485無協(xié)議通訊方法控制變頻器這是使用得最為普遍的一種方法，PLC采用RS串行通訊指令編程。優(yōu)點：硬件簡單、造價最低，可控制32臺變頻器。缺點：編程工作量較大。從本文的第二章可知：采用擴展存儲器通訊控制 的編程極其簡單，從事過PLC編程的技術(shù)人員只要知道怎樣查表，僅僅數(shù)小時即可掌握，增加的硬件費用也很低。這種方法編程的輕松程度，是 采用RS-485無協(xié)議通訊控制變頻器的方法所無法相比的。3.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通訊方法控制變頻器三菱新型F700系列變頻器使用RS-485端子利用Modbus-R

14、TU協(xié)議與PLC進 行通訊。優(yōu)點：Modbus通訊方式的PLC編程比RS-485無協(xié)議方式要簡單便捷。缺點：PLC編程工作量仍然較大。3.5 PLC采用現(xiàn)場總線方式控制變頻器三菱變頻器可內(nèi)置各種類型的通訊選件,如用于CC-Link現(xiàn)場總線的FR-A5NC 選件；用于Profibus DP現(xiàn)場總線的FR-A5Ap(A)選件；用于DcviccNci現(xiàn)場總 線的FR-A5ND選件等等。三菱FX系列PLC有對應的通訊接口模塊與之對接。優(yōu)點：速度快、距離遠、效率高、工作穩(wěn)定、編程簡單、可連接變頻器 數(shù)量多。缺點：造價較高，遠遠高于采用擴展存儲器通訊控制的造價。綜上所述，PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的方法確有造價低廉、易學 易用、性能可靠的優(yōu)勢；若配置人機界面，變頻器參數(shù)設(shè)定和監(jiān)控將變得更加 便利。1臺PLC和不多于8臺變頻器組成的交流變頻傳動系統(tǒng)是常見的小型工業(yè)自 動化系統(tǒng)，廣泛地應用在小型造紙生產(chǎn)線、單面瓦楞紙板機械、塑料薄膜生產(chǎn)線、 印染煮漂機械、活套式金屬拉絲機等各個工業(yè)領(lǐng)域。采用簡便控制方法，可以使 工程方案擁有通訊控制的諸多優(yōu)勢，又可省卻RS-485數(shù)據(jù)通訊中的諳多繁雜計 算，