周志榮

云南省臨滄高級技工學(xué)校 云南 臨滄677099

0 引言

作為工業(yè)自動化控制的主流設(shè)備,PLC與變頻器被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn),PLC與變頻器的組合應(yīng)用是目前工業(yè)自動化控制系統(tǒng)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(shè)備安裝與維修從業(yè)人員必須掌握的一項技術(shù)。

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(yōu)點:PLC編程簡單,能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)平滑調(diào)速。

缺點:在大規(guī)模生產(chǎn)中,控制電纜較長,線路電壓降大,系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性不高。

0.2 通過PLC開關(guān)量信號控制變頻器。

優(yōu)點:接線簡單,抗干擾能力強,能實現(xiàn)較為復(fù)雜的控制要求。

缺點:屬有級調(diào)速,不能實現(xiàn)精準調(diào)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(yīng)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?qū)崿F(xiàn)連續(xù)平滑調(diào)速,且造價低廉。但由于RS-485串行通訊必須解決數(shù)據(jù)編碼、求和校驗、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、奇偶校驗和出錯重發(fā)等一系列技術(shù)問題,一條簡單的變頻器操作指令,有時要編寫數(shù)十條PLC梯形圖指令才能實現(xiàn),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(xiàn)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(xié)議、部分編程方法及觸摸屏畫面設(shè)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(shù)據(jù)代碼表實現(xiàn)以下通訊操作:

1.1 通過觸摸屏按鍵,實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、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(shù)的設(shè)定(E5 0 0 系列)

變頻器參數(shù)代碼 通訊參數(shù)的含義 設(shè)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(shù)設(shè)定后,必須關(guān)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(xié)議

4.1 通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)格式類型 從PLC發(fā)送數(shù)據(jù)到變頻器,數(shù)據(jù)寫入時根據(jù)需要選擇使用格式A或格式A*。數(shù)據(jù)讀出時使用格式B。

4.1.1 電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停車的控制使用格式A*

格式A*數(shù)據(jù)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(shù)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(zhuǎn)H02 H30 H32 H37 H42 ASCⅡ碼(查表得)H05 H30 H31 H46 H41 H31反轉(zhuǎn)H04 H30 H34 H37 H44停止H00 H30 H30 H37 H39由機器執(zhí)行ASCⅡ功能指令計算

說明:

4.1.1 .1變頻器站號可設(shè)于H00-H1F之間。表中設(shè)定為1號站。

4.1.1 .2指令代碼是由PLC發(fā)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(shù)據(jù)到傳輸應(yīng)答數(shù)據(jù)之間的時間,最小單位為10 ms。表中設(shè)定為1,即10 ms。

4.1.1 .4根據(jù)通訊請求、變頻器站號及正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止操作指令(及其數(shù)據(jù)內(nèi)容),查表得到相應(yīng)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(shù)據(jù)變換模式,M8161為ON時執(zhí)行8位數(shù)據(jù)變換模式。從變頻器站號開始(D11)至數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換成兩個ASCⅡ碼后,即為總和校驗的兩個代碼(D18、D19)。如反轉(zhuǎn):H30+H31+H46+H41+H31+H30+H34=H017D,7→H37→D18,D→H44→D19(由機器計算)。當(dāng)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(jīng)機器重新計算后,得到新的D18、D19值,從而實現(xiàn)電機狀態(tài)的改變(運行?停止)或轉(zhuǎn)向的改變。PLC計算程序:

4.1.2 調(diào)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(shù)據(jù)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(shù)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(zhí)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(shù)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(zhí)行的部分程序(使用格式B后,從變頻器返回的應(yīng)答數(shù)據(jù)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(shè)定

當(dāng)用PLC與變頻器進行通訊時,必須先設(shè)定PLC的通訊格式,該格式通過特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120設(shè)置。設(shè)置方法如下:

故,D8120=H0C96

4.3 觸摸屏畫面設(shè)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(shù)值輸入型,D300為數(shù)值顯示型,M300-M303均為點動位開關(guān)。

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(diào)試

5.1 將程序?qū)懭隤LC。

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(qū)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(diào)節(jié)時,先對GOT中的D200進行頻率設(shè)定,再按下M303(傳送頻率),電機轉(zhuǎn)速即發(fā)生變化。即,用觸摸屏按鍵D200對D16-D19進行新設(shè)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(chǎn)生的上升沿脈沖發(fā)出發(fā)送請求,從而實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)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(jié)語

由上可知,通過RS-485串行通訊控制技術(shù)可實現(xiàn)電動機的任意轉(zhuǎn)速控制,且現(xiàn)場接線簡潔,從而極大地提高了控制系統(tǒng)的抗電磁干擾能力,在生產(chǎn)實際中得到廣泛應(yīng)用。