變頻器與PLC通訊的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)

黃一鈁

1,、三菱PLC采用擴(kuò)展存儲(chǔ)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(tái)(軟件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版),；

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

* N9 F l( C7 I

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

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

( C# N/ m3 F; d4 p7 G

帶RS485通訊口的三菱變頻器8臺(tái)(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(tái),；三菱所有系列變頻器的通訊參數(shù)編號(hào),、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；

選件：人機(jī)界面(如F930GOT等小型觸摸屏)1臺(tái),。

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(chǔ)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(hào)端RDA,、RDB之間連接一只100Ω終端電阻，以消除由于信號(hào)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(hào)”,、“通訊速率”、“停止位長(zhǎng)/字長(zhǎng)”,、“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,。

1.4 變頻器設(shè)定項(xiàng)目和指令代碼舉例

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1.5 變頻器數(shù)據(jù)代碼表舉例

1.6 PLC編程方法及示例

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(1) 通訊方式

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(tái)主機(jī),，主機(jī)通過站號(hào)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(hào)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(hào)為0的變頻器的轉(zhuǎn)速(頻率),。

& p" k6 s4 S C* F0 y0 L2 e

(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,；

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SET M0 置位M0輔助繼電器；

LD M0 EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11：運(yùn)行控制指令,； K0：站號(hào)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,；

RST M0 復(fù)位M0輔助繼電器,。

指令解釋：PLC向站號(hào)為0的變頻器發(fā)出正轉(zhuǎn)指令。

(5) 變頻器參數(shù)讀取的PLC語句表程序示例及注釋

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(hào)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,。

( z: Q2 N% O& Q" G6 u& h

指令解釋：PLC一直讀取站號(hào)3的變頻器的2號(hào)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

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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(hào)3；K7：參數(shù)7-加速時(shí)間,；K10：寫入的數(shù)值,。

EXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13：變頻器參數(shù)寫入指令；K3：站號(hào)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,；

RST M1 復(fù)位M1輔助繼電器,。

指令解釋：PLC將站號(hào)3的變頻器的7號(hào)參數(shù)-加速時(shí)間、8號(hào)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(píng)述與對(duì)比

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2.1 PLC的開關(guān)量信號(hào)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(chǔ)器通訊控制的相比,。

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2.2 PLC的模擬量信號(hào)控制變頻器

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硬件：FX1N型,、FX2N型PLC主機(jī)，配置1路簡(jiǎn)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(jiǎn)單方便,，調(diào)速曲線平滑連續(xù),、工作穩(wěn)定,。

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缺點(diǎn)： 在大規(guī)模生產(chǎn)線中，控制電纜較長(zhǎng),，尤其是DA模塊采用電壓信號(hào)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(tái)變頻器,，需要2塊FX2N-4DA模塊,，其造價(jià)是采用擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊控制的5～7倍。

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2.3 PLC采用RS-485無協(xié)議通訊方法控制變頻器

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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(jiǎn)單、造價(jià)最低,，可控制32臺(tái)變頻器,。

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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(chǔ)器通訊控制的編程極其簡(jiǎn)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,。

2.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通訊方法控制變頻器

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。

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

缺點(diǎn)： PLC編程工作量仍然較大,。

2.5 PLC采用現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線的FR-A5NC選件,； 用于Profibus DP現(xiàn)場(chǎng)總線的FR-A5AP(A)選件,； 用于DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的FR-A5ND選件等等。三菱FX系列PLC有對(duì)應(yīng)的通訊接口模塊與之對(duì)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(jiǎn)單、可連接變頻器數(shù)量多,。

缺點(diǎn)： 造價(jià)較高,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用擴(kuò)展存儲(chǔ)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(chǔ)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(shì),； 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。

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1臺(tái)PLC和不多于8臺(tái)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(jiǎn)便控制方法,，可以使工程方案擁有通訊控制的諸多優(yōu)勢(shì),，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(jiǎn)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,。