三菱PLC與變頻器通訊的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)

1、三菱PLC與變頻器通訊的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)      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。   

2、0;    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-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(jià)僅僅數(shù)百元的“功能擴(kuò)展存儲(chǔ)盒”，編寫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。    2、三菱PLC采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制變頻器的

3、系統(tǒng)配置    2.1 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  &

4、#160;                                圖2 FX2N-485-BD通訊板外形圖             

5、          圖3 三菱變頻器 PU插口外形及插針號(hào)（從變頻器正面看）        FX2N系列PLC（產(chǎn)品版本V 3.00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）；    

6、0;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）； &#

7、160;   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)。    2.2 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

8、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。    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(hào)”、“通訊速率”、“停止位長(zhǎng)/字長(zhǎng)”、“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)

9、置軟件FR-SW1-SETUP-WE在PU口進(jìn)行。    2.4 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。              2.5 變頻器數(shù)據(jù)代碼表舉例  

10、0;     如表2所示。          2.6 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)的讀寫命令后才發(fā)送數(shù)據(jù)。   

11、; （2） 變頻器控制的PLC指令規(guī)格    如表3所示。            （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  

12、;  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

13、    置位M0輔助繼電器；    LD  M0       EXTR 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 

14、60;  指令執(zhí)行結(jié)束；    RST  M0    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；    S

15、ET  M2    置位M2輔助繼電器；    LD  M2       EXTR  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）。  

16、;  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  

17、;M1    置位M1輔助繼電器；    LD  M1       EXTR K13 K3 K7 K10    EXTR K13：變頻器參數(shù)寫入指令；K3：站號(hào)3；K7：參數(shù)7-加速時(shí)間（見(jiàn)表2）；K10：寫入的數(shù)值。    EXTR K13 K3 K8 K1

18、0    EXTR K13：變頻器參數(shù)寫入指令；K3：站號(hào)3；K8：參數(shù)8-減速時(shí)間（見(jiàn)表2）；  K10：寫入的數(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)

19、-減速時(shí)間變更為10。    3、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評(píng)述與對(duì)比    3.1 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

20、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。    3.2 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。 

21、;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。    3.3 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串行通訊指令編程。優(yōu)點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單、造價(jià)最低，可控制32臺(tái)

22、變頻器。 缺點(diǎn)：編程工作量較大。從本文的第二章可知：采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制的編程極其簡(jiǎn)單，從事過(guò)PLC編程的技術(shù)人員只要知道怎樣查表，僅僅數(shù)小時(shí)即可掌握，增加的硬件費(fèi)用也很低。這種方法編程的輕松程度，是采用RS-485無(wú)協(xié)議通訊控制變頻器的方法所無(wú)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-RTU協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊。優(yōu)點(diǎn)：  Modbus通訊方式的PLC編程比RS-485無(wú)協(xié)議方式要簡(jiǎn)單便捷。  缺點(diǎn)： PLC編程工作量仍然較大。    3.5 PLC采用現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線的FR-A5NC選件； 用于Profibus DP現(xiàn)場(chǎng)總線的FR-A5