觸摸屏、PLC及變頻器通訊技術

惠州工業科技學校 周彩云

一、前言

在PLC對變頻器的常規控制中，變頻器對PLC的輸入信號和PLC對變頻器的控制信號占用了PLC較多的輸入/輸出點，需要添加數/模轉換和模/數轉換特殊功能模塊。這種控制模式增加了變頻器的控制成本。另外變頻器還需要繁瑣的控制線路配線，由此還影響了變頻器的運行穩定性，增添了系統開發的時間。

隨著計算機和通信技術的發展，現在的PLC和變頻器都具有通信功能，只需要一根通信電纜就能實現PLC和變頻器的連接和數據交換。目前國外設備和生產線上的PLC多采用這種通信方式來控制變頻器。這種方式使變頻器與PLC之間的連接相當簡單，而且由于傳輸是數字信號，使系統的抗干擾能力增強。

現在的PLC都有通信指令，大部分變頻器具有通信協議，用戶可使用相關指令和協議實現一些基本功能。本文采用三菱PLC的無協議模式和變頻器FR-A740運轉，并讀取變頻器的各種狀態。

二、三菱系列變頻器與PLC的RS-485通信

1.通信格式

(1)從PLC發送數據到變頻器，寫入數據時可根據通信的需要，選擇使用格式A或格式A′；讀數據時，使用格式B。如圖1所示。

(2)從變頻器返回數據到PLC時，如果通信沒有錯誤，計算機接收請求時，從變頻器返回的數據格式為C、E、E′；PLC拒絕請求時，從變頻器返回的數據格式為D、F。

(3)PLC根據返回數據應答變頻器，當使用格式B時，PLC可檢查出從變頻器返回的應答數據有無錯誤并通知變頻器，沒有發現錯誤時使用格式G，發現錯誤時使用格式H。其它格式可查變頻器手冊。

表1 變頻器參數設置

表3 元件分配表

圖1 通信格式

圖2 系統連接圖

圖3 觸摸屏畫面

圖4 通信程序格式

圖5

2.系統配置及連接

系統由PLC、變頻器、觸摸屏、通信接口和電纜組成如圖2所示。系統通過通信接口與電纜連接，1)電腦與觸摸屏GT1155間使用FX2232CAB-1電纜相連；2)觸摸屏與PLC間使用FX-50DU-CAB0電纜相連；3)PLC與變頻器FR-A740間通過FX2N—485BD通信板卡使用RS485通信電纜連接。三菱變頻器的操作面板接口即PU口是一個RS2485串行數據通訊接口，在三菱FX系列PLC通信擴展口上安插一個RS2485通訊板卡(型號：FX2N24852BD)，再配備1根5芯的通訊電纜，將變頻器485通訊接口同PLC的485通訊板卡相連接就能夠實現PLC與變頻器的RS2485通訊。

3.系統控制要求

利用PLC與變頻器的串行通信，控制變頻器的正轉、反轉、停止運行；能在觸摸屏上改變變頻器的運行頻率及設定上限頻率，而且當運行頻率超過上設定上限頻率時能實現停機；在觸摸屏上顯示變頻器的運行頻率、電流、電壓。觸摸屏的的畫面如圖3所示。

4.變頻器的通信相關參數設置（設定前請清除所有參數）

(1)變頻器參數設置見表1。

為正確建立通信，通信參數必須在變頻器初始化中設定，如果沒有初始化設定或有錯誤設定，將不能通信。設置參數后，須將變頻器斷電再送電，以使參數設置生效。

變頻器參數Pr123等待時間設為9999，則在編程時時間要占用一個單元。

(2)三菱FR-A540變頻器數據代碼表(表2)

表2 三菱FR-A540變頻器數據代碼表

表中頻率數據內容H0000——H2EE0為0～120Hz，最小單位為0.01Hz。

三、PLC及變頻器通信系統程序設計

1.程序構成主要由如下幾部分組成

(1)初始化設置。程序的開始部分要對通信格式進行初始化設置，包括設定D8120及M8161，用RS指令對發送、接收緩沖區進行規定。

(2)運行操作部分。變頻器正轉、反轉、停止等運行操作，要套用通信格式A′。

(3)參數監視部分。變頻器頻率、電流、電壓的取得要套用通信格式B。

(4)頻率設定要套用通信格式A。

(5)在同一時間，只能輸出頻率、電流、電壓參數中的1種參數，所以，要將3個數據交替輸出顯示。

2.用RS串行通信指令收發信息的程序格式

RS串行通信指令，是通信功能擴展板發送和接收串行數據的指令，RS串行通信指令指定可編程控制器發送數據的起始地址與元件數以及接收數據存儲用起始地址與可發接收的最大數據字數。程序格式如圖4所示。

3.元件分配表(表3)

4.根據通信格式及系統控制要求編寫程序(參考程序如圖5所示)

四、結束語

采用PLC通信方式控制變頻器的方法具有接線簡單，抗干擾能力強優勢；配置人機界面，可以方便、直觀地控制變頻器的運行，監控變頻器的運行狀態，實現變頻器的遠程控制。