變頻器與PLC通訊的精簡設(shè)計(jì)

黃一鈁

1、三菱PLC采用擴(kuò)展存儲器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置 fficeffice" />

1.1 系統(tǒng)硬件組成

FX2N系列PLC(產(chǎn)品版本V 3.00以上)1臺(軟件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版),；

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FX2N-485-BD通訊模板1塊(最長通訊距離ffice:smarttags" />50m)；

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或FX0N-485ADP通訊模塊1塊+FX2N-CNV-BD板1塊(最長通訊距離500m),；

FX2N-ROM-E1功能擴(kuò)展存儲盒1塊(安裝在PLC本體內(nèi)),；

帶RS485通訊口的三菱變頻器8臺(S500系列、E500系列,、F500系列,、F700系列、A500系列,、V500系列等,，可以相互混用，總數(shù)量不超過8臺,；三菱所有系列變頻器的通訊參數(shù)編號,、命令代碼和數(shù)據(jù)代碼相同。),；

RJ45電纜(5芯帶屏蔽),；

終端阻抗器(終端電阻)100Ω；

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選件：人機(jī)界面(如F930GOT等小型觸摸屏)1臺,。

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1.2 硬件安裝方法

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(1) 用網(wǎng)線專用壓接鉗將電纜的一頭和RJ45水晶頭進(jìn)行壓接,；另一頭則按圖1～圖3的方法連接FX2N-485-BD通訊模板，未使用的2個(gè)P5S端頭不接,。

(2) 揭開PLC主機(jī)左邊的面板蓋, 將FX2N-485-BD通訊模板和FX2N-ROM-E1功能擴(kuò)展存儲器安裝后蓋上面板,。

(3) 將RJ45電纜分別連接變頻器的PU口，網(wǎng)絡(luò)末端變頻器的接受信號端RDA,、RDB之間連接一只100Ω終端電阻,，以消除由于信號傳送速度、傳遞距離等原因,，有可能受到反射的影響而造成的通訊障礙,。

1.3 變頻器通訊參數(shù)設(shè)置

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為了正確地建立通訊，必須在變頻器設(shè)置與通訊有關(guān)的參數(shù)如“站號”,、“通訊速率”,、“停止位長/字長”、“奇偶校驗(yàn)”等等,。變頻器內(nèi)的Pr.117~Pr.124參數(shù)用于設(shè)置通訊參數(shù),。參數(shù)設(shè)定采用操作面板或變頻器設(shè)置軟件FR-SW1-SETUP-WE在PU口進(jìn)行。

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1.4 變頻器設(shè)定項(xiàng)目和指令代碼舉例

1.5 變頻器數(shù)據(jù)代碼表舉例

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1.6 PLC編程方法及示例

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(1) 通訊方式

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PLC與變頻器之間采用主從方式進(jìn)行通訊,，PLC為主機(jī),，變頻器為從機(jī),。1個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只有一臺主機(jī)，主機(jī)通過站號區(qū)分不同的從機(jī),。它們采用半雙工雙向通訊,，從機(jī)只有在收到主機(jī)的讀寫命令后才發(fā)送數(shù)據(jù)。

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(2) 變頻器控制的PLC指令規(guī)格

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(3) 變頻器運(yùn)行監(jiān)視的PLC語句表程序示例及注釋

LD M8000 運(yùn)行監(jiān)視,；

EXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10：運(yùn)行監(jiān)視指令,；K0：站號0；H6F：頻率代碼(見表1),； D0：PLC讀取地址(數(shù)據(jù)寄存器),。

指令解釋：PLC一直監(jiān)視站號為0的變頻器的轉(zhuǎn)速(頻率)。

(4) 變頻器運(yùn)行控制的PLC語句表程序示例及注釋

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LD X0 運(yùn)行指令由X0輸入,；

5 G& K) Z: }. m+ j$ h! q2 b

SET M0 置位M0輔助繼電器,；

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LD M0 EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11：運(yùn)行控制指令； K0：站號0,；HFA：運(yùn)行指令 H02：正轉(zhuǎn)指令,。

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AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)束；

0 |0 y9 U7 t9 S& A

RST M0 復(fù)位M0輔助繼電器,。

指令解釋：PLC向站號為0的變頻器發(fā)出正轉(zhuǎn)指令,。

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(5) 變頻器參數(shù)讀取的PLC語句表程序示例及注釋

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LD X3 參數(shù)讀取指令由X3輸入；

SET M2 置位M2輔助繼電器,；

LD M2 EXTR K12 K3 K2 D2 EXTR K10：變頻器參數(shù)讀取指令,； K3：站號3；K2：參數(shù)2-下限頻率,； D2：PLC讀取地址(數(shù)據(jù)寄存器),。

OR RST M2 復(fù)位M2輔助繼電器。

* A E" @" P1 F' F' n" j) H7 q

指令解釋：PLC一直讀取站號3的變頻器的2號參數(shù)-下限頻率,。

(6) 變頻器參數(shù)寫入的PLC語句表程序示例及注釋

LD X1 參數(shù)變更指令由X3輸入,；

SET M1 置位M1輔助繼電器；

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LD M1 EXTR K13 K3 K7 K10 EXTR K13：變頻器參數(shù)寫入指令,；K3：站號3,；K7：參數(shù)7-加速時(shí)間；K10：寫入的數(shù)值,。

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EXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13：變頻器參數(shù)寫入指令,；K3：站號3；K8：參數(shù)8-減速時(shí)間,； K10：寫入的數(shù)值。

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AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)束,；

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RST M1 復(fù)位M1輔助繼電器,。

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指令解釋：PLC將站號3的變頻器的7號參數(shù)-加速時(shí)間、8號參數(shù)-減速時(shí)間變更為10。

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2,、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評述與對比

2.1 PLC的開關(guān)量信號控制變頻器

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PLC(MR型或MT型)的輸出點(diǎn),、COM點(diǎn)直接與變頻器的STF(正轉(zhuǎn)啟動(dòng))、RH(高速),、RM(中速),、RL(低速)、輸入端SG等端口分別相連,。PLC可以通過程序控制變頻器的啟動(dòng),、停止、復(fù)位,； 也可以控制變頻器高速,、中速、低速端子的不同組合實(shí)現(xiàn)多段速度運(yùn)行,。但是,，因?yàn)樗�是采用開關(guān)量來實(shí)施控制的，其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線,，也無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)的速度調(diào)節(jié),。這種開關(guān)量控制方法，其調(diào)速精度無法與采用擴(kuò)展存儲器通訊控制的相比,。

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2.2 PLC的模擬量信號控制變頻器

硬件：FX1N型,、FX2N型PLC主機(jī)，配置1路簡易型的FX1N-1DA-BD擴(kuò)展模擬量輸出板,； 或模擬量輸入輸出混合模塊FX0N-3A,； 或兩路輸出的FX2N-2DA； 或四路輸出的FX2N-4DA模塊等,。

優(yōu)點(diǎn)： PLC程序編制簡單方便,，調(diào)速曲線平滑連續(xù)、工作穩(wěn)定,。

缺點(diǎn)： 在大規(guī)模生產(chǎn)線中,，控制電纜較長，尤其是DA模塊采用電壓信號輸出時(shí),，線路有較大的電壓降,，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。另外,，從經(jīng)濟(jì)角度考慮,，如控制8臺變頻器，需要2塊FX2N-4DA模塊,，其造價(jià)是采用擴(kuò)展存儲器通訊控制的5～7倍,。

2.3 PLC采用RS-485無協(xié)議通訊方法控制變頻器

這是使用得最為普遍的一種方法,，PLC采用RS串行通訊指令編程。

優(yōu)點(diǎn)：硬件簡單,、造價(jià)最低,，可控制32臺變頻器。

缺點(diǎn)：編程工作量較大,。從本文的第二章可知：采用擴(kuò)展存儲器通訊控制的編程極其簡單,，從事過PLC編程的技術(shù)人員只要知道怎樣查表，僅僅數(shù)小時(shí)即可掌握,，增加的硬件費(fèi)用也很低,。這種方法編程的輕松程度，是采用RS-485無協(xié)議通訊控制變頻器的方法所無法相比的,。

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2.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通訊方法控制變頻器

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三菱新型F700系列變頻器使用RS-485端子利用Modbus-RTU協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊,。

優(yōu)點(diǎn)： Modbus通訊方式的PLC編程比RS-485無協(xié)議方式要簡單便捷。

缺點(diǎn)： PLC編程工作量仍然較大,。

2.5 PLC采用現(xiàn)場總線方式控制變頻器

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三菱變頻器可內(nèi)置各種類型的通訊選件,，如用于CC-Link現(xiàn)場總線的FR-A5NC選件； 用于Profibus DP現(xiàn)場總線的FR-A5AP(A)選件,； 用于DeviceNet現(xiàn)場總線的FR-A5ND選件等等,。三菱FX系列PLC有對應(yīng)的通訊接口模塊與之對接。

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優(yōu)點(diǎn)： 速度快,、距離遠(yuǎn),、效率高、工作穩(wěn)定,、編程簡單,、可連接變頻器數(shù)量多。

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缺點(diǎn)： 造價(jià)較高,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用擴(kuò)展存儲器通訊控制的造價(jià),。

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綜上所述，PLC采用擴(kuò)展存儲器通訊控制變頻器的方法確有造價(jià)低廉,、易學(xué)易用,、性能可靠的優(yōu)勢； 若配置人機(jī)界面,，變頻器參數(shù)設(shè)定和監(jiān)控將變得更加便利,。

1臺PLC和不多于8臺變頻器組成的交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)是常見的小型工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，廣泛地應(yīng)用在小型造紙生產(chǎn)線,、單面瓦楞紙板機(jī)械,、塑料薄膜生產(chǎn)線、印染煮漂機(jī)械,、活套式金屬拉絲機(jī)等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,。采用簡便控制方法,，可以使工程方案擁有通訊控制的諸多優(yōu)勢,，又可省卻RS-485數(shù)據(jù)通訊中的諸多繁雜計(jì)算,，使工程質(zhì)量和工作效率得到極大的提高。但是,，這種簡便方法也有其缺陷：它只能控制變頻器而不能控制其它器件,；此外，控制變頻器的數(shù)量也受到了限制,。

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