三菱PLC通訊方式控制變頻器的方法
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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)等一系列的技術(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。
現(xiàn)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)500M或50M。這種方法非常簡(jiǎn)捷，極易掌握。現(xiàn)以三菱門(mén)口為范例，將這種“采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制變頻器”的簡(jiǎn)便方法作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。
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1.1系統(tǒng)硬件組成FX2N系列PLC（門(mén)口版本V3.00以上）1臺(tái)（軟件采用FX-PCS/WIN-CV 3.00版）；FX2N-485-BD通訊模（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、CV500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）100Ω；選件：人機(jī)界面（如F930GOT等小型觸摸屏）1臺(tái)。1.2硬件安裝方法1）用網(wǎng)線專(zhuān)用壓接鉗將電纜的一頭和RJ45水晶頭進(jìn)行壓接，另一頭則按手冊(cè)說(shuō)明的方法連接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100Ω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。1.3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.117~Pr.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。1.4變頻器設(shè)定項(xiàng)目和指令代碼舉例1.5變頻器數(shù)據(jù)代碼表舉例1.6PLC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 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 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；D0：PLC讀取地址（數(shù)據(jù)寄存器）。指令解釋?zhuān)?/span>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 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；H02：正轉(zhuǎn)指令AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)束RST M0 復(fù)位M0輔助繼電器指令解釋?zhuān)?/span>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 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； 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?zhuān)?/span>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 M1 EXTR 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；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；K7：參數(shù)7－加速時(shí)間；K10：寫(xiě)入的數(shù)值 AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)果 RST M1 復(fù)位M1輔助繼電器 指令解釋?zhuān)?/span>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102.三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評(píng)述與對(duì)比 2.1PLC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)速曲線一是一條連續(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)法與采的相比。
2.2PLC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)，線路有圈套的電壓降，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5－7倍。 2.3PLC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)變頻器。缺點(diǎn)：編程工作量較大。而采用擴(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。 2.4PLC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。 2.5PLC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(lèi)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。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)系統(tǒng)是常見(jiàn)的小型工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，廣泛地應(yīng)用在各個(gè)小型工業(yè)領(lǐng)域。采用簡(jiǎn)便控制方法，可以使工程方案擁有通訊控制的諸多優(yōu)勢(shì)，又可省去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(jiǎn)便方法也有其缺陷，它只能控制變頻器而不能控制其它器件，此外，控制變頻器的數(shù)量也受到了限制。
