王國軍 山東水利技師學(xué)院
數(shù)控機(jī)床中主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動大多是由三相異步電動機(jī)所驅(qū)動,三相異步電動機(jī)由PLC與變頻器控制。PLC與變頻器之間的控制方式也多種多樣,有I/O控制、模擬量控制和通訊控制等多種控制方式,根據(jù)不同的應(yīng)用場合可選擇不同的控制方式。本文介紹三菱PLC與三菱FR-E740變頻器之間的三種控制方式,重點(diǎn)對基于RS485的專用協(xié)議通訊進(jìn)行具體介紹。
PLC控制變頻器的方法有以下三種控制方式:
I/O控制是一種最簡單和最直接的控制方式,不需要通訊協(xié)議,只要將PLC與變頻器進(jìn)行簡單的點(diǎn)對點(diǎn)連接就可以。在PLC的編程軟件中寫好程序,由輸出繼電器的輸出點(diǎn)高低電平的組合對變頻器的RH、RM、RL等點(diǎn)的控制實現(xiàn)7段速的控制,或者通過輸出繼電器的輸出點(diǎn)高低電平的組合對變頻器的RH、RM、RL、REX等點(diǎn)的控制實現(xiàn)15段速的控制。這種控制方式的缺點(diǎn)是通訊距離較短,控制速度值一定,不能實現(xiàn)平滑控制,也不能進(jìn)行變頻器參數(shù)值的監(jiān)控。
模擬量一般是由傳感器變換出來的,例如壓力傳感器、溫度傳感器、速度傳感器,這些傳感器把測量出來的實際壓力、溫度等轉(zhuǎn)換成0~5V、0~10V、0~20mA、4~20mA等,變頻器可根據(jù)這些輸入信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。模擬量比通訊容易受干擾,尤其是電壓信號,通常都需要進(jìn)行屏蔽、隔離、濾波的方式進(jìn)行處理。
三菱PLC與三菱變頻器的通訊可以采用常用的MODBUSRTU通訊,也可以采用三菱專用協(xié)議通訊。MODBUS-RTU通訊方式程序編寫較為復(fù)雜,對于沒有專用通訊協(xié)議的情況下,可采用MODBUS-RTU通訊,通訊距離較遠(yuǎn)(可達(dá)500m),速度高,成本低,穩(wěn)定性好,所以在工業(yè)控制中是較為常用的一種通訊控制協(xié)議。本文重點(diǎn)介紹三菱專用協(xié)議通訊方式。
在三菱FX3U的左側(cè)擴(kuò)展FX3U-485ADP型RS-485通信用特殊適配器,該適配器通訊距離500m,最多可連接8臺變頻器。PLC、變頻器通訊通過網(wǎng)線連接(網(wǎng)線的RJ45接頭連接至變頻器、另一端接FX3U-485ADP通訊模塊)。2、8號插針為操作面板或參數(shù)單元用電源。進(jìn)行RS-485通訊時請不要使用。如果接入使用,可能或?qū)е伦冾l器無法動作或損壞。變頻器與FX3U-485ADP的接線對應(yīng)如表一所示。變頻器本體網(wǎng)線插座,從下面看,如圖一所示。
表一 RJ45接頭針腳與FX3U-ADP485 對應(yīng)表
圖一
為了正確的建立 PLC與變頻器之間的通訊,必須在變頻器中設(shè)置與通訊有關(guān)的參數(shù)。相關(guān)三菱FR-E740的參數(shù)設(shè)置如下:
P79模式選擇為6;p117通訊站號選擇為1;p118通訊站好選擇為192或96(要與PLC的通訊參數(shù)一致);p120通訊停止位長選擇為1;p120通訊奇偶校驗選擇為2;p120-p123全部選擇為9999;p124通訊有無CR/LF選擇為1;p549協(xié)議選擇為0;p340通訊啟動模式選擇為10。參數(shù)設(shè)置好后要進(jìn)行重啟變頻器。
PLC通訊參數(shù)設(shè)置在PLC系統(tǒng)(2)中首先選擇通道一(CH1)或通道二(CH2),這個根據(jù)FX3U-485ADP與PLC本體的連接,靠近PLC本體的模塊選擇通道一。①協(xié)議為無協(xié)議通信;②數(shù)據(jù)長度為 8位;③奇偶校驗為偶數(shù);④停止位為 2位;⑤傳輸速率為19200 bps;⑥H/W類型為 RS-485;⑦傳送控制順序為格式4(CR/LF 有)⑧站號設(shè)置為 00;⑨超時判定時間為 1。
PLC與變頻器之間采用主從通訊方式控制三相異步電機(jī),PLC和變頻器設(shè)置相關(guān)參數(shù)完成后,組態(tài)觸摸屏進(jìn)行了通訊測試,在觸摸屏上的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止按鈕分別用M1、M2、M3三個變量連接程序;觸摸屏上的頻率參數(shù)設(shè)置輸入框用M20來連接程序變量;用D0數(shù)據(jù)寄存器連接程序,用于觸摸屏手動輸入頻率值;D200、D202、D204分別對應(yīng)觸摸屏上的電流、電壓和頻率監(jiān)控輸出框寄存器變量;通訊示例程序如下:
PLC與變頻器間采用RS485通訊,通訊速度高、距離長、抗干擾能力強(qiáng),通過上述程序的測試,運(yùn)行穩(wěn)定,成本較低,通過觸摸屏就可實現(xiàn)對變頻器控制和多種參數(shù)的監(jiān)控。