PLC與變頻器的通訊

周志榮

云南省臨滄高級技工學校 云南 臨滄677099

0 引言

作為工業自動化控制的主流設備,PLC與變頻器被廣泛應用于現代企業生產,PLC與變頻器的組合應用是目前工業自動化控制系統中最為常見的自動控制方式。解決二者的通訊問題,是電氣設備安裝與維修從業人員必須掌握的一項技術。

PLC與變頻器的通訊方式主要有:

0.1 通過PLC模擬量信號控制變頻器。

優點:PLC編程簡單,能夠實現連續平滑調速。

缺點:在大規模生產中,控制電纜較長,線路電壓降大,系統穩定性、可靠性不高。

0.2 通過PLC開關量信號控制變頻器。

優點:接線簡單,抗干擾能力強,能實現較為復雜的控制要求。

缺點:屬有級調速,不能實現精準調速。

0.3 采用RS-485串行通訊方式。

在PLC與變頻器的幾種通訊方式中,以RS-485串行通訊方式實施的控制方案應用得最為廣泛,原因在于它硬件簡單、抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠,能夠實現連續平滑調速,且造價低廉。但由于RS-485串行通訊必須解決數據編碼、求和校驗、發送數據、接收數據、奇偶校驗和出錯重發等一系列技術問題,一條簡單的變頻器操作指令,有時要編寫數十條PLC梯形圖指令才能實現,編程工作量大且繁瑣。

為了全面理解PLC與變頻器的RS-485串行通訊方式,現以三菱E500系列變頻器與FX2 N 系列可編程序控制器的通訊為例,從通訊協議、部分編程方法及觸摸屏畫面設置等方面進行詳盡闡述。

1 控制要求

使用觸摸屏通過PLC RS-485總線,利用變頻器的數據代碼表實現以下通訊操作:

1.1 通過觸摸屏按鍵,實現電機正轉、反轉、停車和變速控制。

1.2 在觸摸屏上顯示電機的運行頻率。

2 變頻器參數的設定(E5 0 0 系列)

變頻器參數代碼 通訊參數的含義 設定值備注Pr.79操作模式1計算機通訊模式Pr.117變頻器站號1 1號站Pr.118通訊速度192通訊波特率為19.2kbit/s Pr.119停止位長度10出廠值為1

說明:在對變頻器進行參數設定后,必須關閉變頻器的電源,再向變頻器送電(即“掉電重啟”),否則將無法進行通訊。

3 通訊線的連接

3.1 E500系列變頻器PU 端口:

3.2 RJ45插頭:

3.3 PLC與變頻器的通訊連接示意圖:

4 PLC與變頻器的RS-4 8 5 串行通訊協議

4.1 通訊協議和數據格式類型 從PLC發送數據到變頻器,數據寫入時根據需要選擇使用格式A或格式A*。數據讀出時使用格式B。

4.1.1 電機正轉、反轉、停車的控制使用格式A*

格式A*數據總和校驗*3(控制代碼)變頻器站號指令代碼*5等待時間ENQ(通訊請求)*4(回車符或換行符代碼)01 HFA(正、反、停操作指令)1字符數1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11寄存器地址D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 D18 D19正轉H02 H30 H32 H37 H42 ASCⅡ碼(查表得)H05 H30 H31 H46 H41 H31反轉H04 H30 H34 H37 H44停止H00 H30 H30 H37 H39由機器執行ASCⅡ功能指令計算

說明:

4.1.1 .1變頻器站號可設于H00-H1F之間。表中設定為1號站。

4.1.1 .2指令代碼是由PLC發送給變頻器指明程序要求的代碼(例如運行、頻率寫入、頻率讀取等)。

4.1.1 .3等待時間是指變頻器收到從PLC傳來的數據到傳輸應答數據之間的時間,最小單位為10 ms。表中設定為1,即10 ms。

4.1.1 .4根據通訊請求、變頻器站號及正轉、反轉、停止操作指令(及其數據內容),查表得到相應的ASCⅡ碼。在編程中,通過MOV 指令對D10-D17賦值。

4.1.1 .5 M8161用以控制采用16位或8位數據變換模式,M8161為ON時執行8位數據變換模式。從變頻器站號開始(D11)至數據終止(D17)的所有ASCⅡ碼作為十六進制相加,舍棄其高八位,僅取低八位,再按位轉換成兩個ASCⅡ碼后,即為總和校驗的兩個代碼(D18、D19)。如反轉:H30+H31+H46+H41+H31+H30+H34=H017D,7→H37→D18,D→H44→D19(由機器計算)。當M300-M302(觸摸屏按鍵)上有異同于上一次的上升沿脈沖時,D17被重新賦值,經機器重新計算后,得到新的D18、D19值,從而實現電機狀態的改變(運行?停止)或轉向的改變。PLC計算程序:

4.1.2 調頻使用格式A

格式A *3(控制代碼)變頻器站 號指令代碼*5等待時間數據總和校驗ENQ(通訊請求)*4(回車符或換行符代碼)01 HED(運行頻率寫入)1字符數1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13寄存器地址D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 D18 D19 D20 D21 ASCⅡ碼H05 H30 H31 H45 H44 H31機器計算機器計算機器計算機器計算機器計算

說明:

4.1.2 .2 總和校驗的分析與格式A*類似,不做贅述。

執行程序:

4.1.3 頻率讀取使用格式B

格式B*3(控制代碼)變頻器站 號指令代碼*5等待時間總和校驗*4(回車符或換行符代碼)(通訊請求)01 H6F(頻率讀取)1 ENQ字符數1 2 3 4 5 6 7 8 9寄存器地址D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 ASCⅡ碼H05 H30 H31 H36 H46 H31 H30 H45由機器計算

執行的部分程序(使用格式B后,從變頻器返回的應答數據格式E在此不贅述):

以上僅對A、A*、B三種格式進行了闡述。

4.2 通訊格式的設定

當用PLC與變頻器進行通訊時,必須先設定PLC的通訊格式,該格式通過特殊數據寄存器D8120設置。設置方法如下:

故,D8120=H0C96

4.3 觸摸屏畫面設置(所采用觸摸屏為三菱GT1000系列)

4.3.1 打開GT Designer2建立觸摸屏控畫面。

4.3.2 D200為數值輸入型,D300為數值顯示型,M300-M303均為點動位開關。

4.4 編程(參考程序見附錄。為便于理解,在參考程序中對編程進行了簡單注釋)

5 調試

5.1 將程序寫入PLC。

5.2 將計算機與觸摸屏(GOT)上的USB接口相連接,GOT 使用PLC輸入端24VCD電源。把控制畫面下載到觸摸屏上:在“OS安裝→GOT”下,“通訊驅動程序”選“MELSEC-FX[03.0 0.0 1]”,在“工程下載→GOT”下,點擊“全部選擇”,完畢拆除連接線。將觸摸屏RS-422口與PLC相連。

5.3 按示意圖作PLC與變頻器的連接(見3.3 )。

5.4 在電機運行過程中進行頻率調節時,先對GOT中的D200進行頻率設定,再按下M303(傳送頻率),電機轉速即發生變化。即,用觸摸屏按鍵D200對D16-D19進行新設定后(ASCⅡ功能指令),向D20、D21重新賦值(CCD功能指令及ASCⅡ功能指令),通過按下M303時產生的上升沿脈沖發出發送請求,從而實現電機轉速的變化。

在無觸摸屏的情況下,可用PLC輸入繼電器的X0-X3替換原程序中的M300-M303;在程序中添加加減法功能指令程序(每次頻率加減5 HZ):

6 結語

由上可知,通過RS-485串行通訊控制技術可實現電動機的任意轉速控制,且現場接線簡潔,從而極大地提高了控制系統的抗電磁干擾能力,在生產實際中得到廣泛應用。