1、.變頻器與 plc通訊的精簡設(shè)計(jì)1 、引言在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，最為常見的是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)問題，一條簡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。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(jī)

2、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)展存儲盒”，編寫 4 條極其簡單的 plc梯形圖指令，即可實(shí)現(xiàn) 8 臺變頻器參數(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(kuò)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 1圖 3 所示。圖 1 三菱 plc采用擴(kuò)展存儲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

3、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 ( 軟件采用 fx-pcs/win-cv 3.00版 ) ；? fx2n-485-bd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功能擴(kuò)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，

4、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。) ；? 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。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 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)展存儲器安裝后蓋上面板。(3) 將 rj45 電纜分別連接變頻器的 pu口

5、，網(wǎng)絡(luò)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(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。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 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。2.5變頻器數(shù)

6、據(jù)代碼表舉例如表 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)中只有一臺主機(jī)，主機(jī)通過站號區(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)格如表 3 所示。.(3) 變頻器運(yùn)行監(jiān)視的 plc語句表程序示例及注釋ld m8000運(yùn)行監(jiān)視；extrk10 k0 h6fd0extr k10：運(yùn)行監(jiān)視指令； k0：站號 0；h6f：頻率代碼 ( 見表 1) ； d0：plc讀取地址 ( 數(shù)據(jù)寄存器 ) 。指令解釋： plc一直監(jiān)視站號為0 的

7、變頻器的轉(zhuǎn)速 ( 頻率 ) 。(4) 變頻器運(yùn)行控制的 plc語句表程序示例及注釋ldx0運(yùn)行指令由 x0 輸入；setm0置位 m0輔助繼電器；ldm0extr k11 k0 hfa h02extr k11：運(yùn)行控制指令；k0 ：站號 0；hfa：運(yùn)行指令 ( 見表 1) ； h02：正轉(zhuǎn)指令 ( 見表 1) 。andm8029指令執(zhí)行結(jié)束；rstm0復(fù)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。(5) 變頻器參數(shù)讀取的 plc語句表程序示例及注釋ldx3參數(shù)讀取指令由x3 輸入；setm2置位 m2輔助繼電器；ldm2extrk12 k3 k2 d2extr

8、k10：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) ；d2：plc讀取地址 ( 數(shù)據(jù)寄存器 ) 。orrstm2復(fù)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) - 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ldx1參數(shù)變更指令由x3 輸入；setm1置位 m1輔助繼電器；ldm1extr k13 k3 k7 k10extr k13：變頻器參數(shù)寫入指令；k3：站號3；k7：參數(shù) 7- 加速時(shí)間 ( 見表 2) ； k10：寫入的數(shù)值。extr k13 k3 k8 k10extr k13：變頻器參數(shù)寫入指

9、令；k3：站號3；k8：參數(shù) 8- 減速時(shí)間 ( 見表 2) ；k10 ：寫入的數(shù)值。andm8029指令執(zhí)行結(jié)束；rstm1復(fù)位 m1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(shí)間、 8 號參數(shù) - 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(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

10、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_關(guān)量來實(shí)施控制的，其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線，也無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)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(kuò)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(jī)，配置 1 路簡易型的 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， 尤其是 da模塊采用電壓信號輸出時(shí)，

11、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 臺變頻器，需要 2 塊fx2n-4da模塊，其造價(jià)是采用擴(kuò)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(diǎn)：硬件簡單、造價(jià)最低，可控制 32 臺變頻器。? 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(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 無協(xié)議通訊控制變頻器的方法

12、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-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 無協(xié)議方式要簡單便捷。? 缺點(diǎn)： 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 profibusdp現(xiàn)場總線的 fr-a5ap(a)選件； 用于 devicenet現(xiàn)場總線的 fr-a5nd選件等等。三菱fx系列 plc有對

13、應(yīng)的通訊接口模塊與之對接。? 優(yōu)點(diǎn)： 速度快、距離遠(yuǎn)、效率高、工作穩(wěn)定、編程簡單、可連接變頻器數(shù)量多。? 缺點(diǎn)： 造價(jià)較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用擴(kuò)展存儲器通訊控制的造價(jià)。綜上所述， plc采用擴(kuò)展存儲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；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 plc和不多于 8 臺變頻器組成的交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)是常見的小型工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)， 廣泛地應(yīng)用在小型造紙生產(chǎn)線、 單面瓦楞紙板機(jī)械、 塑料薄膜生產(chǎn)線、印染煮漂機(jī)械、活套式金屬拉絲機(jī)等各個(gè)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)通訊中的諸多繁雜計(jì)算，使工程質(zhì)量和工作效率得到極大的提高。 但是，這種簡便方法也有其缺