變頻器與PLC通訊的精簡設(shè)計

黃一鈁

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

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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)；

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功能擴展存儲盒1塊(安裝在PLC本體內(nèi))；

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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)；

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終端阻抗器(終端電阻)100Ω；

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選件：人機界面(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P5S端頭不接。

(2) 揭開PLC主機左邊的面板蓋, 將FX2N-485-BD通訊模板和FX2N-ROM-E1功能擴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”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口進行。

1.4 變頻器設(shè)定項目和指令代碼舉例

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

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PLC與變頻器之間采用主從方式進行通訊，PLC為主機，變頻器為從機。1個網(wǎng)絡(luò)中只有一臺主機，主機通過站號區(qū)分不同的從機。它們采用半雙工雙向通訊，從機只有在收到主機的讀寫命令后才發(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) 變頻器運行監(jiān)視的PLC語句表程序示例及注釋

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LD M8000 運行監(jiān)視；

EXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10：運行監(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)。

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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) 變頻器運行控制的PLC語句表程序示例及注釋

LD X0 運行指令由X0輸入；

SET M0 置位M0輔助繼電器；

LD M0 EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11：運行控制指令； K0：站號0；HFA：運行指令 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

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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；

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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)。

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OR RST M2 復(fù)位M2輔助繼電器。

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。

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

2、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評述與對比

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2.1 PLC的開關(guān)量信號控制變頻器

PLC(MR型或MT型)的輸出點、COM點直接與變頻器的STF(正轉(zhuǎn)啟動)、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、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現(xiàn)多段速度運行。但是，因為它是采用開關(guān)量來實施控制的，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展存儲器通訊控制的相比。

2.2 PLC的模擬量信號控制變頻器

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硬件：FX1N型、FX2N型PLC主機，配置1路簡易型的FX1N-1DA-BD擴展模擬量輸出板； 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： 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： 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，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)濟角度考慮，如控制8臺變頻器，需要2塊FX2N-4DA模塊，其造價是采用擴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

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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。

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優(yōu)點：硬件簡單、造價最低，可控制32臺變頻器。

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缺點：編程工作量較大。從本文的第二章可知：采用擴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)小時即可掌握，增加的硬件費用也很低。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進行通訊。

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

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缺點： 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： 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。

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

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綜上所述，PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的方法確有造價低廉、易學(xué)易用、性能可靠的優(yōu)勢； 若配置人機界面，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系統(tǒng)是常見的小型工業(yè)自動化系統(tǒng)，廣泛地應(yīng)用在小型造紙生產(chǎn)線、單面瓦楞紙板機械、塑料薄膜生產(chǎn)線、印染煮漂機械、活套式金屬拉絲機等各個工業(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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