變頻器與三菱可編程控制器通訊的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)

1、變頻器與三菱可編程控制器通訊的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)一、引言在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，最為常見(jiàn)的是PLC和變頻器的組合應(yīng)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(shí)施控制的方案得到廣泛的應(yīng)用：因?yàn)樗垢蓴_能力強(qiáng)、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)且造價(jià)低廉。但是，RS-485的通訊必須解決數(shù)據(jù)編碼、求取校驗(yàn)和、成幀、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)、超時(shí)處理和出錯(cuò)重發(fā)等一系列技術(shù)問(wèn)題，一條簡(jiǎn)單的變頻器操作指令，有時(shí)要編寫(xiě)數(shù)十條PLC梯形圖指令才能實(shí)現(xiàn)，編程工作量大而且繁瑣，令設(shè)計(jì)者望而生畏。本文介紹一種非常簡(jiǎn)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(jī)上安裝一塊RS-4

2、85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(jià)僅僅數(shù)百元的“功能擴(kuò)展存儲(chǔ)盒”，編寫(xiě)4條極其簡(jiǎn)單的PLC梯形圖指令，即可實(shí)現(xiàn)8臺(tái)變頻器參數(shù)的讀取、寫(xiě)入、各種運(yùn)行的監(jiān)視和控制，通訊距離可達(dá)50m或500m。這種方法非常簡(jiǎn)捷便利，極易掌握。本文以三菱產(chǎn)品為范例，將這種“采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制變頻器”的簡(jiǎn)便方法作一簡(jiǎn)單介紹。二、三菱PLC采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置1、系統(tǒng)硬件組成如圖1圖3所示。圖1 三菱PLC采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置圖2 FX2N-485-BD通訊板外形圖圖3 三菱變頻器 PU插口外形及插針號(hào)FX2N系列PLC(產(chǎn)品版本V 3.00

3、以上)1臺(tái)(軟件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版)；FX2N-485-BD通訊模板1塊(最長(zhǎng)通訊距離50m)；或FX0N-485ADP通訊模塊1塊+FX2N-CNV-BD板1塊(最長(zhǎng)通訊距離500m)；FX2N-ROM-E1功能擴(kuò)展存儲(chǔ)盒1塊(安裝在PLC本體內(nèi))帶RS485通訊口的三菱變頻器8臺(tái)(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(guò)8臺(tái)；三菱所有系列變頻器的通訊參數(shù)編號(hào)、命令代碼和數(shù)據(jù)代碼相同。)；RJ45電纜(5芯帶屏蔽)；終端阻抗器(終端電阻)100；選件：人機(jī)界面(如F930GOT等小型觸摸屏)1臺(tái)

4、。2、硬件安裝方法(1) 用網(wǎng)線專用壓接鉗將電纜的一頭和RJ45水晶頭進(jìn)行壓接；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(gè)P5S端頭不接。(2) 揭開(kāi)PLC主機(jī)左邊的面板蓋, 將FX2N-485-BD通訊模板和FX2N-ROM-E1功能擴(kuò)展存儲(chǔ)器安裝后蓋上面板。(3) 將RJ45電纜分別連接變頻器的PU口，網(wǎng)絡(luò)末端變頻器的接受信號(hào)端RDA、RDB之間連接一只100終端電阻，以消除由于信號(hào)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。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(hào)”、“通訊速率”、“停止位長(zhǎng)/字長(zhǎng)

5、”、“奇偶校驗(yàn)”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(jìn)行。4、變頻器設(shè)定項(xiàng)目和指令代碼舉例如表1所示。參數(shù)設(shè)定完成后, 通過(guò)PLC程序設(shè)定指令代碼、數(shù)據(jù)和開(kāi)始通訊, 允許各種類型的操作和監(jiān)視。5、變頻器數(shù)據(jù)代碼表舉例如表2所示。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(jìn)行通訊，PLC為主機(jī)，變頻器為從機(jī)。1個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只有一臺(tái)主機(jī)，主機(jī)通過(guò)站號(hào)區(qū)分不同的從機(jī)。它們采用半雙工雙向通訊，從機(jī)只有在收到主機(jī)的讀寫(xiě)命令后才發(fā)送數(shù)據(jù)。(2) 變頻器控制的PLC指令規(guī)格如表3所示。

6、(3) 變頻器運(yùn)行監(jiān)視的PLC語(yǔ)句表程序示例及注釋LD M8000 運(yùn)行監(jiān)視；EXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10：運(yùn)行監(jiān)視指令；K0：站號(hào)0；H6F：頻率代碼(見(jiàn)表1)； D0：PLC讀取地址(數(shù)據(jù)寄存器)。指令解釋：PLC一直監(jiān)視站號(hào)為0的變頻器的轉(zhuǎn)速(頻率)。(4) 變頻器運(yùn)行控制的PLC語(yǔ)句表程序示例及注釋LD X0 運(yùn)行指令由X0輸入；SET M0 置位M0輔助繼電器；LD M0EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11：運(yùn)行控制指令； K0：站號(hào)0；HFA：運(yùn)行指令(見(jiàn)表1)； H02：正轉(zhuǎn)指令(見(jiàn)表1)。AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)束；RST M

7、0 復(fù)位M0輔助繼電器。指令解釋：PLC向站號(hào)為0的變頻器發(fā)出正轉(zhuǎn)指令。(5) 變頻器參數(shù)讀取的PLC語(yǔ)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 K12 K3 K2 D2 EXTR K10：變頻器參數(shù)讀取指令； K3：站號(hào)3；K2：參數(shù)2-下限頻率(見(jiàn)表2)； D2：PLC讀取地址(數(shù)據(jù)寄存器)。OR RST M2 復(fù)位M2輔助繼電器。指令解釋：PLC一直讀取站號(hào)3的變頻器的2號(hào)參數(shù)-下限頻率。(6) 變頻器參數(shù)寫(xiě)入的PLC語(yǔ)句表程序示例及注釋LD X1 參數(shù)變更指令由X3輸入；SET M1 置位M1輔助繼電器；LD M1EXT

8、R K13 K3 K7 K10 EXTR K13：變頻器參數(shù)寫(xiě)入指令；K3：站號(hào)3；K7：參數(shù)7-加速時(shí)間(見(jiàn)表2)；K10：寫(xiě)入的數(shù)值。EXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13：變頻器參數(shù)寫(xiě)入指令；K3：站號(hào)3；K8：參數(shù)8-減速時(shí)間(見(jiàn)表2)； K10：寫(xiě)入的數(shù)值。AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)束；RST M1 復(fù)位M1輔助繼電器。指令解釋：PLC將站號(hào)3的變頻器的7號(hào)參數(shù)-加速時(shí)間、8號(hào)參數(shù)-減速時(shí)間變更為10。三、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評(píng)述與對(duì)比1、PLC的開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制變頻器PLC(MR型或MT型)的輸出點(diǎn)、COM點(diǎn)直接與變頻器的STF(正轉(zhuǎn)啟動(dòng))、RH(高

9、速)、RM(中速)、RL(低速)、輸入端SG等端口分別相連。PLC可以通過(guò)程序控制變頻器的啟動(dòng)、停止、復(fù)位； 也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合實(shí)現(xiàn)多段速度運(yùn)行。但是，因?yàn)樗遣捎瞄_(kāi)關(guān)量來(lái)實(shí)施控制的，其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)精細(xì)的速度調(diào)節(jié)。這種開(kāi)關(guān)量控制方法，其調(diào)速精度無(wú)法與采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制的相比。2、PLC的模擬量信號(hào)控制變頻器硬件：FX1N型、FX2N型PLC主機(jī)，配置1路簡(jiǎn)易型的FX1N-1DA-BD擴(kuò)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。優(yōu)點(diǎn)： PLC程序編制簡(jiǎn)單方便，調(diào)速曲線平滑連續(xù)、工作穩(wěn)定。缺點(diǎn)： 在大規(guī)模生產(chǎn)線中，控制電纜較長(zhǎng)，尤其是DA模塊采用電壓信號(hào)輸出時(shí)，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(jì)角度考慮，如控制8臺(tái)變頻器，需要2塊 FX2N-4DA模塊，其造價(jià)是采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制的57倍3、PLC采用RS-485無(wú)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