淺談變頻器與三菱PLC通訊的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)

1、淺談變頻器與三菱plc通訊的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)本文較為詳細(xì)地介紹了plc采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制變頻器的簡(jiǎn)便方法，并綜合評(píng)述了三菱plc控制變頻器的各種方法。深入了解這些方法，有助于提高交流變頻傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。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

2、，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。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。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)硬件組成圖

3、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)；

4、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)。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、

5、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)”、“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

6、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)。(2) 變頻器控制的plc指令規(guī)格(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 h

7、02 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； 字串9rst 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；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

8、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 m1 置位m1輔助繼電器；ld m1extr 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。字串1extr k13 k3 k8 k10 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)-減速時(shí)間變更為

9、10。/article/bianpin/200810/19-1073_2.html”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

10、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

11、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)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。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

12、作量仍然較大。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-a5ap(a)選件； 用于devicenet現(xiàn)場(chǎng)總線的fr-a5nd選件等等。三菱fx系列plc有對(duì)應(yīng)的通訊接口模塊與之對(duì)接。優(yōu)點(diǎn)： 速度快、距離遠(yuǎn)、效率高、工作穩(wěn)定、編程簡(jiǎn)單、可連接變頻器數(shù)量多。 字串4缺點(diǎn)： 造價(jià)較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制的造價(jià)。綜上所述，plc采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制變頻器的方法確有造價(jià)低廉、易學(xué)易用、性能可靠的優(yōu)勢(shì)； 若配置人機(jī)界面，變頻器參數(shù)設(shè)定和監(jiān)控將變得更加便利。1臺(tái)plc和不多于8臺(tái)變頻器組成的交流變頻傳動(dòng)