PLC与变频器的通讯

周志荣

云南省临沧高级技工学校 云南 临沧677099

0 引言

作为工业自动化控制的主流设备,PLC与变频器被广泛应用于现代企业生产,PLC与变频器的组合应用是目前工业自动化控制系统中最为常见的自动控制方式。解决二者的通讯问题,是电气设备安装与维修从业人员必须掌握的一项技术。

PLC与变频器的通讯方式主要有:

0.1 通过PLC模拟量信号控制变频器。

优点:PLC编程简单,能够实现连续平滑调速。

缺点:在大规模生产中,控制电缆较长,线路电压降大,系统稳定性、可靠性不高。

0.2 通过PLC开关量信号控制变频器。

优点:接线简单,抗干扰能力强,能实现较为复杂的控制要求。

缺点:属有级调速,不能实现精准调速。

0.3 采用RS-485串行通讯方式。

在PLC与变频器的几种通讯方式中,以RS-485串行通讯方式实施的控制方案应用得最为广泛,原因在于它硬件简单、抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远,能够实现连续平滑调速,且造价低廉。但由于RS-485串行通讯必须解决数据编码、求和校验、发送数据、接收数据、奇偶校验和出错重发等一系列技术问题,一条简单的变频器操作指令,有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现,编程工作量大且繁琐。

为了全面理解PLC与变频器的RS-485串行通讯方式,现以三菱E500系列变频器与FX2 N 系列可编程序控制器的通讯为例,从通讯协议、部分编程方法及触摸屏画面设置等方面进行详尽阐述。

1 控制要求

使用触摸屏通过PLC RS-485总线,利用变频器的数据代码表实现以下通讯操作:

1.1 通过触摸屏按键,实现电机正转、反转、停车和变速控制。

1.2 在触摸屏上显示电机的运行频率。

2 变频器参数的设定(E5 0 0 系列)

变频器参数代码 通讯参数的含义 设定值备注Pr.79操作模式1计算机通讯模式Pr.117变频器站号1 1号站Pr.118通讯速度192通讯波特率为19.2kbit/s Pr.119停止位长度10出厂值为1

说明:在对变频器进行参数设定后,必须关闭变频器的电源,再向变频器送电(即“掉电重启”),否则将无法进行通讯。

3 通讯线的连接

3.1 E500系列变频器PU 端口:

3.2 RJ45插头:

3.3 PLC与变频器的通讯连接示意图:

4 PLC与变频器的RS-4 8 5 串行通讯协议

4.1 通讯协议和数据格式类型 从PLC发送数据到变频器,数据写入时根据需要选择使用格式A或格式A*。数据读出时使用格式B。

4.1.1 电机正转、反转、停车的控制使用格式A*

格式A*数据总和校验*3(控制代码)变频器站号指令代码*5等待时间ENQ(通讯请求)*4(回车符或换行符代码)01 HFA(正、反、停操作指令)1字符数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正转H02 H30 H32 H37 H42 ASCⅡ码(查表得)H05 H30 H31 H46 H41 H31反转H04 H30 H34 H37 H44停止H00 H30 H30 H37 H39由机器执行ASCⅡ功能指令计算

说明:

4.1.1 .1变频器站号可设于H00-H1F之间。表中设定为1号站。

4.1.1 .2指令代码是由PLC发送给变频器指明程序要求的代码(例如运行、频率写入、频率读取等)。

4.1.1 .3等待时间是指变频器收到从PLC传来的数据到传输应答数据之间的时间,最小单位为10 ms。表中设定为1,即10 ms。

4.1.1 .4根据通讯请求、变频器站号及正转、反转、停止操作指令(及其数据内容),查表得到相应的ASCⅡ码。在编程中,通过MOV 指令对D10-D17赋值。

4.1.1 .5 M8161用以控制采用16位或8位数据变换模式,M8161为ON时执行8位数据变换模式。从变频器站号开始(D11)至数据终止(D17)的所有ASCⅡ码作为十六进制相加,舍弃其高八位,仅取低八位,再按位转换成两个ASCⅡ码后,即为总和校验的两个代码(D18、D19)。如反转:H30+H31+H46+H41+H31+H30+H34=H017D,7→H37→D18,D→H44→D19(由机器计算)。当M300-M302(触摸屏按键)上有异同于上一次的上升沿脉冲时,D17被重新赋值,经机器重新计算后,得到新的D18、D19值,从而实现电机状态的改变(运行↔停止)或转向的改变。PLC计算程序:

4.1.2 调频使用格式A

格式A *3(控制代码)变频器站 号指令代码*5等待时间数据总和校验ENQ(通讯请求)*4(回车符或换行符代码)01 HED(运行频率写入)1字符数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码H05 H30 H31 H45 H44 H31机器计算机器计算机器计算机器计算机器计算

说明:

4.1.2 .2 总和校验的分析与格式A*类似,不做赘述。

执行程序:

4.1.3 频率读取使用格式B

格式B*3(控制代码)变频器站 号指令代码*5等待时间总和校验*4(回车符或换行符代码)(通讯请求)01 H6F(频率读取)1 ENQ字符数1 2 3 4 5 6 7 8 9寄存器地址D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 ASCⅡ码H05 H30 H31 H36 H46 H31 H30 H45由机器计算

执行的部分程序(使用格式B后,从变频器返回的应答数据格式E在此不赘述):

以上仅对A、A*、B三种格式进行了阐述。

4.2 通讯格式的设定

当用PLC与变频器进行通讯时,必须先设定PLC的通讯格式,该格式通过特殊数据寄存器D8120设置。设置方法如下:

故,D8120=H0C96

4.3 触摸屏画面设置(所采用触摸屏为三菱GT1000系列)

4.3.1 打开GT Designer2建立触摸屏控画面。

4.3.2 D200为数值输入型,D300为数值显示型,M300-M303均为点动位开关。

4.4 编程(参考程序见附录。为便于理解,在参考程序中对编程进行了简单注释)

5 调试

5.1 将程序写入PLC。

5.2 将计算机与触摸屏(GOT)上的USB接口相连接,GOT 使用PLC输入端24VCD电源。把控制画面下载到触摸屏上:在“OS安装→GOT”下,“通讯驱动程序”选“MELSEC-FX[03.0 0.0 1]”,在“工程下载→GOT”下,点击“全部选择”,完毕拆除连接线。将触摸屏RS-422口与PLC相连。

5.3 按示意图作PLC与变频器的连接(见3.3 )。

5.4 在电机运行过程中进行频率调节时,先对GOT中的D200进行频率设定,再按下M303(传送频率),电机转速即发生变化。即,用触摸屏按键D200对D16-D19进行新设定后(ASCⅡ功能指令),向D20、D21重新赋值(CCD功能指令及ASCⅡ功能指令),通过按下M303时产生的上升沿脉冲发出发送请求,从而实现电机转速的变化。

在无触摸屏的情况下,可用PLC输入继电器的X0-X3替换原程序中的M300-M303;在程序中添加加减法功能指令程序(每次频率加减5 HZ):

6 结语

由上可知,通过RS-485串行通讯控制技术可实现电动机的任意转速控制,且现场接线简洁,从而极大地提高了控制系统的抗电磁干扰能力,在生产实际中得到广泛应用。