基于三菱FX3U系列PLC與MR-J2S-A的通信控制

黃誠

（廣東水利電力職業技術學院，廣東廣州510635）

1.引言

MR-J2S-A系列的伺服驅動器支持RS422/RS232C串行通信功能，通過該功能可實現伺服系統的運行控制、參數的修改和監視等功能。三菱FX3U系列PLC可在CPU左側擴展通信口安裝通信模塊實現與外部智能設備的串行通行。將FX3U系列PLC與MR-J2S-A進行通信連接，則可對伺服系統進行非常便利的控制，當不具備晶體管輸出的CPU時，可通過通信的方式實現對伺服的定位控制；同時在PLC與伺服驅動器的距離較遠、傳送環境比較復雜、采用高速脈沖輸出控制伺服系統將可能出現脈沖信號干擾失真的情況，通信方式控制伺服系統便有較大優勢，因為FX3U的通信擴展板的通信距離可長達500米，且具有較強的抗干擾能力，即降低了遠距離控制的成本，也增加了遠程伺服系統控制的可靠性及穩定性。本文針對FX3U與MR-J2S-A伺服驅動器的通信做詳細描述。

2.FX3U系列PLC與MR-J2S-A伺服驅動器通信的硬件接線

FX3U系列PLC與MR-J2S-A的伺服驅動器通信的硬件接線如圖1所示，由于FX3U主單元模塊不具備擴展通信功能，故在它的擴展口需接上FX3U-485-BD模塊，與RS485/232模塊的485端相連。為實現長距離的通信，需在485網絡的兩終端模塊中增加110歐的偏置電阻以消除通信電纜中的信號反射，否則485網絡中的數據傳輸將可能出現混亂，FX3U-485-BD模塊內置了采用半雙工接線的110歐的偏置電阻和全雙工接線的330歐偏置電阻，可通過模塊上的選擇撥位開關進行控制。伺服驅動器端通過MR-CPCATCBL3M電纜與RS485/232模塊的232端相連。采用三菱觸摸屏GT-1150-QBBD-C對PLC發出控制指令，實現對伺服系統的運行控制、參數的修改和監視。

圖1 FX3U系列PLC與MR-J2S-A的伺服驅動器通信的硬件接線

3.三菱FX系列PLC與MR-J2S-A伺服驅動器鏈接通信

3.1 控制任務

要求FX3UPLC能以通信的方式實現MR-J2S-A伺服系統的運行控制、參數的修改和監視。

3.2 任務分析

和大多數的通信任務解決方案一致，在配置好硬件，接線完畢后，必須先讓PLC和伺服驅動器的通信參數設為一致，然后根據控制任務進行數據格式分析，最后進行PLC程序的編寫和調試。

（1）通信參數的設定

三菱MR-J2S-A伺服驅動器通信采用的數據幀格式是固定的11位，其中起始位和停止位各1位，數據位為8位，采用偶校驗1位，數據傳送時采用ASCII碼的方式。除此之外還涉及到的通信參數主要有：通信速度、通信方式選擇、通信延遲時間、站號設定和站號協議選擇。

其中通信速度、通信方式選擇、通信延遲時間均由伺服驅動器的NO.16號參數進行設定，站號和站號協議選擇分別由NO.15和NO.53進行設定。其設定的意義如下圖2所示。

本任務將參數設置為：

圖2 NO.16號參數的設定意義

FX3UPLC欲能與三菱MR-J2S-A伺服驅動器通信，應當設置與其對應的通信參數。通過D8120可以對PLC通信參數進行快速設定，本任務設定D8120=H0087（數據位長度為8位，停止位為1位，偶校驗，波特率為9600bps）。需要注意的是D8120設定完成后需斷電PLC后重啟方能起效。

（2）MR-J2S-A伺服驅動器鏈接通信的數據格式

①PLC向伺服驅動器寫入參數數據時，其數據格式如下圖3所示。和校驗是對通信開始SOH（01H）和STX(02H)除外的所有數據進行求和。

圖3 PLC向伺服驅動器寫入參數數據時的數據格式

對參數的寫入指令為84（ASCII），寫入參數號范圍為00-54，參數號為16進制，必須轉換成10進制后和參數號對應。如要向0號站伺服驅動器的NO.11(加速時間常數)修改為

2000ms，則應該發送數據如圖4所示數據。

圖4 將NO.11號參數值修改為2000ms的數據格式

②PLC讀取伺服驅動器的參數時，其數據格式如圖5所示。

圖5 PLC讀取伺服驅動器的參數時的數據格式

對參數的讀取指令為05（ASCII），讀入參數號范圍為00-54，參數號為16進制，必須轉換成10進制后和參數號對應。如0號站伺服驅動器的NO.12(減速時間常數)為1500ms，則對應的發送和接收數據格式如圖6所示。

圖6 讀取值為1500ms的NO.12號參數的數據格式

③PLC控制伺服系統試運行

PLC控制伺服系統試運行的數據格式與PLC向伺服驅動器寫入參數數據的數據格式是一致的，如圖3所示。但流程上會復雜一些，同時還需做到在運行期間必須保持通信不中斷，否則伺服將減速停止并處于鎖定狀態。試運行流程如圖7所示。

圖7 PLC控制伺服系統試運行的流程

3.3 PLC程序設計

PLC程序設計時，首先應當對通信參數的所有數據進行初始化，包括波特率、起始位、停止位、數據長度、奇偶校驗等，而且通信參數設定好后，若要通信參數設置生效，必須將PLC斷電后重新上電。由于伺服驅動器的通信協議是采用ASCII碼的傳輸方式，對于十六進制數與ASCII碼的轉換，完全可以用“ASC”指令對所需的數據進行轉換，這樣就不需要對每一個數據進行一一轉換，既可以提高程序的編寫速度，也可以增加程序的可閱讀性與移植性，美觀簡便，實用性強。但有一不足的是，“ASC”指令占用的程序步數相對較大，過度使用會導致程序掃描周期延長，對于一些分散不連續的數據，建議不使用“ASC”指令進行ASCII碼的轉換，這種情況下可采用常用的“MOV”指令。本任務完成在觸摸屏上按下點動啟動后電機以200r/min的速度正轉，按下讀取參數按鈕，讀取NO.3參數值，在NO.4輸入值并按確定修改NO.4參數的值。PLC程序如圖8所示。

圖8 FX3UPLC與MR-J2S-A伺服通信控制程序

4.結語

使用三菱MR-J2S-A鏈接通信，連接PLC和HMI后，使得系統的控制變得相當直觀，且運行穩定可靠。通信控制伺服系統，不但可以修改與讀取伺服驅動器的參數、點動運行、定位運行、狀態顯示、讀取報警履歷、復位報警，還可以實時修改運行速度等，最重要的是接線簡單，大大降低了伺服系統的控制成本，通信參數設定簡單，但程序設計比較復雜，要求編程者對通信及伺服協議具有較深的理解。

[1]三菱電機.三菱M R-J2 S-A使用手冊.三菱株式會社,2003.

[2]李金城.PLC模擬量與通信控制應用實踐[M].北京:電子工業出版社,2011.

[3]廖常初.FX系列PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2006.