ＯＭＲＯＮ可編程控制器與變頻器的通信設(shè)計(jì)

摘 要：隨著數(shù)字化控制技術(shù)的日益成熟，各數(shù)字設(shè)備之間的通信問題顯得尤為重要，最為常見的是可編程控制器PLC(以下簡(jiǎn)稱PLC)和變頻器的組合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)PLC控制變頻器，其中采用RS 485通訊方式實(shí)施控制的應(yīng)用最廣泛。RS 485通訊具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速度高等優(yōu)點(diǎn)，且設(shè)計(jì)、安裝簡(jiǎn)單，大多數(shù)電氣產(chǎn)品采用該方式進(jìn)行通信。著重介紹以O(shè)MRON CJ1系列PLC和3G3系列變頻器之間利用協(xié)議宏功能實(shí)現(xiàn)通信，實(shí)現(xiàn)OMRON可編程控制器對(duì)變頻器的控制。

關(guān)鍵詞：PLC;變頻器;RS 485通信;協(xié)議宏功能

中圖分類號(hào)：TN919 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004373X(2008)1718203

Communication Design of OMRON Programmable Controller and Frequency Converter

ZHAO Shuangyi，LIU Chengzhu，LIAN Ying，REN Jianke

(Xingtai University，Xingtai，054001，China)

Abstract：Along with the gradual maturity of the numerical control technique，the problem of communication among numerical equipments becomes more important，especially，the problem of combination and application of the controller with possibly designed programs PLC and the frequency converter，the accomplishment of PLC frequency converter，applying RS 485 to carry out the control is used most extensively.The way of RS 485 communication has the following advantages as strong ability of noninterference，fast speed of transmission etc，and it is easy to design and install，and most of the electric products use this way to communicate.This paper mainly introduces the accomplishment of communication utilizing the macroscopic function of protocol between the series of PLC of OMRON CJ1 and the series of frequency converter of 3G3，and the accomplishment of the control of OMRON controller with possibly designed programs on the frequency converter.

Keywords：PLC;frequency converter;RS 485 communication;macroscopic function of protocol

1 引 言

在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常遇到要求利用PLC配合工控機(jī)或觸摸屏修改變頻器的頻率，對(duì)變頻器的運(yùn)行做出監(jiān)控，并對(duì)變頻器運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障加以分級(jí)處理等問題，這就要求數(shù)字化電氣設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)通信。現(xiàn)在各電氣元件的生產(chǎn)廠家研制的數(shù)字化產(chǎn)品絕大部分都可實(shí)現(xiàn)，但所遵循的通信協(xié)議有所區(qū)別。以O(shè)MRON 公司為例，該公司生產(chǎn)的電氣設(shè)備大多遵循MODBUS協(xié)議，采用RS 485通信口通信。OMRON產(chǎn)品中CJ1系列的PLC具備強(qiáng)大的通信功能，它的通信方式有多種，協(xié)議宏功能是其最簡(jiǎn)便可行的通信功能。下面就OMRON公司CJ1M系列PLC控制3G3M系列變頻器為例，利用協(xié)議宏功能對(duì)OMRON數(shù)字化產(chǎn)品的通信加以闡述。

通信時(shí)需在PLC上加裝SCU41通信單元，利用OMRON公司提供的Protocol軟件對(duì)通信單元的讀寫和各種監(jiān)控進(jìn)行編程，利用Programmer編程軟件對(duì)PLC進(jìn)行編程和端口定義即可非常方便地實(shí)現(xiàn)二者的通信。設(shè)計(jì)時(shí)雖需在PLC上加裝一個(gè)通信模塊，但價(jià)格低廉且編程方便，可以大大地降低設(shè)計(jì)研發(fā)時(shí)的難度。

2 MODBUS通信簡(jiǎn)介

由1臺(tái)主站(PLC)和最多254臺(tái)從站(變頻器)構(gòu)成。主站和從站的通信為串行通信方式，通常以主站開始發(fā)出信息、從站響應(yīng)的方式進(jìn)行。因此各個(gè)從站需預(yù)先設(shè)定從站地址編號(hào)，主站指定該編號(hào)進(jìn)行通信，接到主站指令的從站執(zhí)行指定的功能，對(duì)主站做出響應(yīng)。

3 變頻器本體的設(shè)定

3.1 運(yùn)行指令選擇設(shè)定

變頻器的運(yùn)行用PLC的輸出控制，變頻器的公共端SC接到OMRON PLC的公共端COM，PLC的輸出端子接到變頻器的S1和S2，用作變頻正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制。故將變頻器參數(shù)n2.01設(shè)為１(控制回路端子有效)，參數(shù)n4.04設(shè)為0(S1端子：正轉(zhuǎn)／停止、S2端子：反轉(zhuǎn)／停止)。

3.2 頻率指令的選擇設(shè)定

要求由PLC控制變頻器的頻率，故將變頻器的參數(shù)n2.00設(shè)為４(來(lái)自RS 485通信的頻率指令有效)。

3.3 頻率上下限設(shè)定

根據(jù)要求對(duì)變頻器參數(shù)n1.07，n1.08進(jìn)行設(shè)置，修改1.07可以設(shè)定運(yùn)行中所需的最低頻率，修改1.08可以設(shè)定運(yùn)行中所要限制的最高頻率。根據(jù)需要可以從n2.00中設(shè)定這兩個(gè)參數(shù)的修改方式(0~4)，上下限頻率一般只設(shè)定一次，且在開機(jī)運(yùn)行之前就要設(shè)定好，所以選定n2.00為1(來(lái)自頻率旋鈕的頻率信號(hào)有效)。

3.4 從站地址設(shè)定

對(duì)變頻器參數(shù)n9.00進(jìn)行設(shè)置，將11臺(tái)變頻器分別設(shè)為1~11號(hào)從站。

3.5 波特率設(shè)定

對(duì)變頻器參數(shù)n9.01設(shè)置，選定1(9 600 b/s)。

3.6 RS 485通信協(xié)議選擇

對(duì)變頻器參數(shù)n9.03進(jìn)行設(shè)置，選定4(8位二進(jìn)制／偶數(shù)校驗(yàn)／停止位1)。

4 硬件接線方式

(1) PLC上通信模塊SCU41的RS 485口的端子和標(biāo)準(zhǔn)的RS 232母座一致，有9根針，及其定義及意義如表1所示。

(2) 變頻器的RS 485口的端子為標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)線插座，有８根針，其定義及意義如表2所示。

(3) 變頻器與PLC通信口的接線

變頻器上的RS 485口用網(wǎng)線水晶插頭，PLC上的RS 485接口用標(biāo)準(zhǔn)的9針公座插頭，由于RS 485的通信只需兩根線，所以根據(jù)上述定義，只需將PLC上的RS 485口1、2號(hào)端子分別接變頻器上RS 485口的5、4號(hào)端子(11臺(tái)變頻器都是)。

5 PLC通信端口設(shè)置及程序設(shè)計(jì)

(1) 對(duì)串行通信口SCU41進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，利用OMRON公司提供的Protocol軟件對(duì)通信單元進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置。設(shè)定通信方式為協(xié)議宏、半雙工、偶校驗(yàn)、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、波特率9 600(如圖1)。

(2) PLC程序中關(guān)于通信方式的設(shè)計(jì)

利用Programmer編程軟件對(duì)PLC進(jìn)行編程，OMRON協(xié)議宏通信的指令為PMCR(260)，指令的梯形圖如圖2所示。圖中控制字1，用于指定單元地址，8～11位用于指定物理端口，執(zhí)行控制字2指定的通信序列(號(hào))；12～15位用于指定邏輯端口?？刂谱?用于指定通信序列號(hào)(0000～03E7H或十進(jìn)制數(shù)000～999之間)；第一個(gè)發(fā)送字為發(fā)送首字和發(fā)送區(qū)，指定要發(fā)送的字的首字，只有0000～00FAH(0～250)之間的字可被發(fā)送。第一個(gè)接收字為接收首字和接收區(qū)，接收到的數(shù)據(jù)自動(dòng)存入從200+1開始的字中，該指令主要用于調(diào)用和執(zhí)行已在串行通信單元中注冊(cè)的通信序列。

(3) 通信序列的設(shè)計(jì)(以向變頻器發(fā)送數(shù)據(jù)為例，讀操作類似)

由PLC向變頻器發(fā)送信息的數(shù)據(jù)格式如下：

利用OMRON公司提供的Protocol軟件對(duì)通信單元進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，該序列是由PLC發(fā)給變頻器信息，執(zhí)行該序列后，PLC數(shù)據(jù)區(qū)DM600~DM1600中的數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的變頻器中去(圖3)。

錯(cuò)誤校驗(yàn)：該種通信方式采用CRC-16(65535)的校驗(yàn)方式(圖3)，在編寫通信序列中的一個(gè)發(fā)送(或接收)步時(shí)用Protocol軟件可自動(dòng)生成校驗(yàn)碼，通過Pro-tocol軟件的跟蹤功能可以檢查通信是否正確。

6 結(jié) 語(yǔ)

利用PLC控制變頻器等數(shù)據(jù)化設(shè)備已是工控領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)開始推廣使用，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)已應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過半年多的運(yùn)行測(cè)試，效果良好。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

［2］宋伯生.PLC編程實(shí)用指南.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［3］陳浩.案例解說PLC，觸摸飛碟屏及變頻器的應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［4］求是科技.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐.北京：人民郵電出版社，2005.

［5］汪曉平.PLC可編控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.北京：人民郵電出版社，2004.

［6］嚴(yán)盈富.監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門.北京：人民郵電出版社，2006.

［7］謝克明，夏路易.可編程序控制器原理及程序設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［8］林理明.數(shù)字通信技術(shù).北京：勞動(dòng)出版社，2006.

［9］孫政順.PLC技術(shù).北京：勞動(dòng)出版社，2006.

［10］孫傳森.變頻技術(shù).北京：勞動(dòng)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介 趙雙義 男，1962年出生，副教授。主要從事電工教學(xué)及自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。