三菱PLC、變頻器和觸摸屏通信技術(shù)的應用和研究

(李錦記新會食品有限公司，廣東 江門 529100)

0 引言

PLC與變頻器及觸摸屏的綜合應用在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中最為廣泛。當前，變頻器的速度控制方式有以下幾種。

1)由操作面板來進行控制，主要用于變頻器實地現(xiàn)場操作或電機頻率不需要調(diào)速的場合。

2)由變頻器控制端子控制，經(jīng)在控制端子上連入速度組合，實現(xiàn)預置速度，并由邏輯輸入控制端子的開關(guān)狀態(tài)來實現(xiàn)電機的啟動停止與輸出頻率的變化，主要用于控制電機按預設運行方式，應用在固定頻率運行的場合。

3)變頻器通過增加輸入電位器調(diào)節(jié)來改變運行頻率。

4)變頻器采用Modbus RUT串行通信協(xié)議的通信系統(tǒng)進行實現(xiàn)通信調(diào)速和實現(xiàn)自動控制。

1 Modbus 通信協(xié)議

基于Modbus RUT串行通信協(xié)議的通信系統(tǒng)，定義了一個控制器能認識的消息結(jié)構(gòu)，制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。Modbus 通信方式采用了主機和從機之間的命令和應答的機制，一方面主站可以單獨與指定的地址的從站進行通信，如主站發(fā)出查詢或?qū)懭霃恼緮?shù)據(jù)的請求消息，從站收到正確消息種類進行反饋應答；另一方面，主站也能以廣播方式和所有從站設備進行通信，但從站不應答廣播消息?；诒鞠到y(tǒng)采用的硬件，本文選用采用Modbus 通信協(xié)議的RTU傳輸模式。

2 通信線的連接

小型的工業(yè)自動化系統(tǒng)采用Modbus RUT串行通信協(xié)議的通信系統(tǒng)，由三菱1臺PLC FX3U-48MR、不多于8臺的三菱變頻器FR-A700及PLC通信模塊FX3U-485ADP-MB組成，變頻器采用485總線控制。如圖1所示，PLC是主站，變頻器是從站，主站PLC通過站號區(qū)分不同從站的變頻器，主站與任意之間均進行單向或雙向數(shù)控傳送。

通信程序在主站上編寫，從站只需要設定相關(guān)的通信協(xié)議即可。

圖1 變頻器RS-485總線控制系統(tǒng)

變頻器與PLC進行通信分為1臺PLC與1臺變頻器連接和1臺PLC與多臺變頻器連接。首先，F(xiàn)X3U-485ADP-MB模塊安裝在PLC的左端擴展槽上；其次，通過雙絞線把FX3U-485ADP-MB通信模塊與變頻器端內(nèi)置的RS485端子連接起來，一(主站)對一(從站)進行通信，如圖 2所示，F(xiàn)X3U-485ADP-MB模塊內(nèi)置終端電阻，使其終端電阻切換開關(guān)設定為100 Ω；一(主站)N(從站)進行通信時FX3U-485ADP-MB模塊內(nèi)置終端電阻，使其終端電阻切換開關(guān)設定為100 Ω，同時離PLC最遠端的變頻器接入一只100 Ω終端電阻。

圖2 觸摸屏、PLC通信方式控制變頻器運行接線圖

3 通信的設定

3.1 PLC通信設定

為實現(xiàn)PLC和變頻器之間的通信，通信雙方需要有一個“約定”，使得通信雙方在字符的數(shù)據(jù)長度、校驗方式、停止位長和波特率等方面能保持一致，而進行“約定”的過程就是通信設置。三菱FX3U -48MR PLC通信參數(shù)的設置在“H/W類型”選項中，選“RS-485”；在“傳送控制步驟”選項中，選(有CRLF)；其他選項不變。

3.2 變頻器通信參數(shù)設定

三菱A700變頻器通信參數(shù)設定如表 1所示，在功能參數(shù)Pr.331中，根據(jù)實際站號修改參數(shù)值；在功能參數(shù)Pr.333中，將參數(shù)值修改為10；在功能參數(shù)Pr.336中，將參數(shù)值修改為9 999；其他功能參數(shù)不需要修改。

表1 A700變頻器通信參數(shù)設定

4 控制程序的設計

控制程序如圖3所示。

程序說明：PLC上電后，在M8002繼電器驅(qū)動下，PLC執(zhí)行[IVDR K1 H0 K1]指令，設置1號變頻器運行模式為通信控制。在M8000繼電器驅(qū)動下。PLC執(zhí)行[IVCK K1 H6F D0 K1]指令，監(jiān)視1號變頻器的運行頻率，該參數(shù)值存儲在D0單元中；觸摸屏通過RS422通信線讀取PLC數(shù)據(jù)寄存器D0數(shù)據(jù)，在觸摸屏上顯視出變頻器的運行頻率。PLC執(zhí)行[IVCK K1 H70 D01K1]指令，監(jiān)視1號變頻器的運行電流，該參數(shù)值存儲在D1單元中；觸摸屏通過RS422通信線讀取PLC數(shù)據(jù)寄存器D1數(shù)據(jù)，在觸摸屏上顯視出變頻器的運行電流。PLC執(zhí)行[IVCK K1 H6F D0 K1]指令，監(jiān)視1號變頻器的運行電壓，該參數(shù)值存儲在D2單元中；觸摸屏通過RS422通信線讀取PLC數(shù)據(jù)寄存器D2數(shù)據(jù)，在觸摸屏上顯視出變頻器的運行電壓。

按下觸摸屏按鈕M10，PLC執(zhí)行[SET M0]指令，M0線圈得電，正轉(zhuǎn)控制信號開始發(fā)送。M0線圈得電期間，PLC執(zhí)行[IVDR K1 HFA H2 K1]指令，設定1號變頻器的運行方向為正轉(zhuǎn)；PLC執(zhí)行[IVDR K1 HED K2500 K1]指令，設定1號變頻器的運行頻率為25 Hz。當M8029常開觸點瞬間閉合時，PLC執(zhí)行[RST M0]指令，使M0線圈失電，正轉(zhuǎn)控制信號發(fā)送結(jié)束。

按下觸摸屏按鈕M11，PLC執(zhí)行[SET M1]指令，M1線圈得電，反轉(zhuǎn)控制信號開始發(fā)送。M1線圈得電期間，PLC執(zhí)行[IVDR K1 HFA H4 K1]指令，設定1號變頻器的運行方向為反轉(zhuǎn)；PLC執(zhí)行[IVDR K1 HED K3200 K1]指令，設定1號變頻器的運行頻率為32 Hz。當M8029常開觸點瞬間閉合時，PLC執(zhí)行[RST M0]指令，使M0線圈失電，反轉(zhuǎn)控制信號發(fā)送結(jié)束。

圖3 控制程序

按下觸摸屏按鈕M12，PLC執(zhí)行[SET M2]指令，M2線圈得電，停止控制信號開始發(fā)送。M2線圈得電期間，PLC執(zhí)行[IVDR K1 HFA H1 K1]指令，設定1號變頻器停止運行；PLC執(zhí)行[IVDR K1 HED K0 K1]指令，設定1號變頻器的運行頻率為0 Hz。當M8029常開觸點瞬間閉合時，PLC執(zhí)行[RST M2]指令，使M2線圈失電，停止控制信號發(fā)送結(jié)束。

5 結(jié)語

在變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)中，通過RS-422和RS-485接口與模塊FX3U-485ADP-MB實現(xiàn)觸摸屏與PLC通信控制變頻器，充分發(fā)揮PLC與變頻器的通信功能，通過觸摸屏與PLC通信，使得觸摸屏可以控制變頻器，對PLC和變頻器進行數(shù)據(jù)監(jiān)控、控制連成人機信息交換，控制數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)可視化、智能化。