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標題: 變頻器與PLC通訊的精簡設計 [打印本頁]
作者: lzhuan    時間: 2010-5-30 14:03
標題: 變頻器與PLC通訊的精簡設計
變頻器與PLC通訊的精簡設計
/ g) U3 g, n& R8 G/ V7 \4 p8 R1、引言
3 u( P, z5 E$ `, s% K% H* [+ K2 R在工業自動化控制系統中，最為常見的是PLC和變頻器的組合應用，并且產生了多種多樣的PLC控制變頻器的方法，其中采用RS-485通訊方式實施控制的方案得到廣泛的應用：因為它抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠且造價低廉。但是，RS-485的通訊必須解決數據編碼、求取校驗和、成幀、發送數據、接收數據的奇偶校驗、超時處理和出錯重發等一系列技術問題，一條簡單的變頻器操作指令，有時要編寫數十條PLC梯形圖指令才能實現，編程工作量大而且繁瑣，令設計者望而生畏。
7 ?7 S* S9 p: h0 b本文介紹一種非常簡便的三菱FX系列PLC通訊方式控制變頻器的方法：它只需在PLC主機上安裝一塊RS-485通訊板或掛接一塊RS-485通訊模塊； 在PLC的面板下嵌入一塊造價僅僅數百元的“功能擴展存儲盒”，編寫4條極其簡單的PLC梯形圖指令，即可實現8臺變頻器參數的讀取、寫入、各種運行的監視和控制，通訊距離可達50m或500m。這種方法非常簡捷便利，極易掌握。本文以三菱產品為范例，將這種“采用擴展存儲器通訊控制變頻器”的簡便方法作一簡單介紹。
! x9 ^% K# P7 l' K) ~2、三菱PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的系統配置
8 {; K8 ]- O$ p7 H. p" X2.1 系統硬件組成 * N, C1 v" z6 Z0 Z1 D4 G
FX2N系列PLC(產品版本V 3.00以上)1臺(軟件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版)； 3 z5 U! q4 ?9 x2 `" i- D1 x
FX2N-485-BD通訊模板1塊(最長通訊距離50m)； 5 l; R/ C- @& ?2 A+ B: M6 f
或FX0N-485ADP通訊模塊1塊+FX2N-CNV-BD板1塊(最長通訊距離500m)； ' H. T% j% x) A
FX2N-ROM-E1功能擴展存儲盒1塊(安裝在PLC本體內)；
% a: f7 R' X3 j; ^; k7 C, L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，總數量不超過8臺；三菱所有系列變頻器的通訊參數編號、命令代碼和數據代碼相同。)；
" x& ?9 k- D! H* [/ CRJ45電纜(5芯帶屏蔽)；
7 x; \' I8 x4 F6 p/ U+ s終端阻抗器(終端電阻)100Ω；
; f6 l3 \7 G; y: [5 Q選件：人機界面(如F930GOT等小型觸摸屏)1臺。 3 I4 S9 ]* s" V! M; q
2.2 硬件安裝方法
$ \8 |2 z, N8 q(1) 用網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。
6 Y  o9 V+ m' @  P. l(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。
! F: ]+ R, s( Z- Q0 l(3) 將RJ45電纜分別連接變頻器的PU口，網絡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。
; F  R+ P6 @1 \1 e# W. X2.3 變頻器通訊參數設置 / \1 Y& G/ ]8 y
為了正確地建立通訊，必須在變頻器設置與通訊有關的參數如“站號”、“通訊速率”、“停止位長/字長”、“奇偶校驗”等等。變頻器內的Pr.117~Pr.124參數用于設置通訊參數。參數設定采用操作面板或變頻器設置軟件FR-SW1-SETUP-WE在PU口進行。
* i8 Y2 c+ j: c6 l( x4 T. W2.4 變頻器設定項目和指令代碼舉例
. ]! ]3 V; j: X% b; a2.5 變頻器數據代碼表舉例 ' H: [4 Z$ B  W# T1 K
2.6 PLC編程方法及示例
2 f6 W  @/ k$ m: M/ E" s8 x(1) 通訊方式
  d) ]4 P, q6 w* P9 @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個網絡中只有一臺主機，主機通過站號區分不同的從機。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送數據。   Y& F+ k' R+ Z. X# T
(2) 變頻器控制的PLC指令規格 2 |! Y. n+ c7 o8 o* ~$ U( ?+ a+ S
(3) 變頻器運行監視的PLC語句表程序示例及注釋 6 j! W  S7 U1 r% j: {8 e8 Y- {
LD M8000 運行監視；
& ^3 X2 w2 [% jEXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10：運行監視指令；K0：站號0；H6F：頻率代碼(見表1)； D0：PLC讀取地址(數據寄存器)。 , R/ J+ d: T: B. g3 e) g+ }
指令解釋：PLC一直監視站號為0的變頻器的轉速(頻率)。 ( c* P, G. S# D- R& \8 r) e
(4) 變頻器運行控制的PLC語句表程序示例及注釋 6 M) F% D3 W$ E4 ~% c/ f
LD X0 運行指令由X0輸入； # A" u5 @# y! A* c2 d# j) J% Y3 w
SET M0 置位M0輔助繼電器；
% a4 G( c4 |; t3 LLD M0 EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11：運行控制指令； K0：站號0；HFA：運行指令 H02：正轉指令。 , W8 D6 p2 d8 u% W4 m: k
AND M8029 指令執行結束；
, A1 j" J! X: V4 u& [0 E8 }1 URST M0 復位M0輔助繼電器。
' x% r2 S/ ~# q指令解釋：PLC向站號為0的變頻器發出正轉指令。
' T/ |/ c1 v/ A(5) 變頻器參數讀取的PLC語句表程序示例及注釋
3 `0 u6 y, n5 P4 m* S9 p* T' _' cLD X3 參數讀取指令由X3輸入； . W7 I4 F2 g% R3 ?
SET M2 置位M2輔助繼電器；
- x; E& ?( F; G1 d8 m. z9 U$ b+ P& @LD M2 EXTR K12 K3 K2 D2 EXTR K10：變頻器參數讀取指令； K3：站號3；K2：參數2-下限頻率； D2：PLC讀取地址(數據寄存器)。
5 @# {3 @$ G- E  COR RST M2 復位M2輔助繼電器。
% T( L" r' w; B$ ]指令解釋：PLC一直讀取站號3的變頻器的2號參數-下限頻率。
+ \8 @( V7 j  c6 G" _' Y(6) 變頻器參數寫入的PLC語句表程序示例及注釋 3 o# v$ V* c- P; A0 d4 S* A7 q
LD X1 參數變更指令由X3輸入；
9 R/ P- L, J% cSET M1 置位M1輔助繼電器；
1 T8 C. C5 s$ n( ~LD M1 EXTR K13 K3 K7 K10 EXTR K13：變頻器參數寫入指令；K3：站號3；K7：參數7-加速時間；K10：寫入的數值。
. V2 T* u% M9 N1 TEXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13：變頻器參數寫入指令；K3：站號3；K8：參數8-減速時間； K10：寫入的數值。
: \) ?9 y4 k. j1 g& iAND M8029 指令執行結束； 9 ]8 R# q! B4 }6 y. m
RST M1 復位M1輔助繼電器。 % {" {7 G4 K7 A4 e  s+ J+ i
指令解釋：PLC將站號3的變頻器的7號參數-加速時間、8號參數-減速時間變更為10。 : B5 n4 w$ X5 g% I
3、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評述與對比 2 |6 w$ ~( g2 W, x* }# h! l: \- }
3.1 PLC的開關量信號控制變頻器
# o) G3 C2 }. I; R4 P; E3 FPLC(MR型或MT型)的輸出點、COM點直接與變頻器的STF(正轉啟動)、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、復位； 也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合實現多段速度運行。但是，因為它是采用開關量來實施控制的，其調速曲線不是一條連續平滑的曲線，也無法實現精細的速度調節。這種開關量控制方法，其調速精度無法與采用擴展存儲器通訊控制的相比。
* y5 _) ^2 I) L# J3.2 PLC的模擬量信號控制變頻器 - T1 C3 `- q; b6 C- H) u' ?3 ?
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。
' U* ]  u5 }7 X; r, N) q優點： PLC程序編制簡單方便，調速曲線平滑連續、工作穩定。 # j* _* |  R5 ^
缺點： 在大規模生產線中，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，影響了系統的穩定性和可靠性。另外，從經濟角度考慮，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。 & d- ^/ _) S( z& P
3.3 PLC采用RS-485無協議通訊方法控制變頻器 % q: B7 F) U( `+ a2 y7 S4 s
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。 ; y( G3 F& g+ ~5 t- `
優點：硬件簡單、造價最低，可控制32臺變頻器。
  N8 \/ E$ f9 E& e7 O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編程的技術人員只要知道怎樣查表，僅僅數小時即可掌握，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無協議通訊控制變頻器的方法所無法相比的。 # s1 l# _! j$ M8 v
3.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通訊方法控制變頻器
: }1 [+ d8 m: f: n三菱新型F700系列變頻器使用RS-485端子利用Modbus-RTU協議與PLC進行通訊。 + O. I) ]0 c; ^& V- C8 S$ u
優點： Modbus通訊方式的PLC編程比RS-485無協議方式要簡單便捷。
% D$ S  o8 D( f% l2 s6 L6 P  a缺點： PLC編程工作量仍然較大。 : X5 ^4 D  H; j% ~! ?
3.5 PLC采用現場總線方式控制變頻器
. v/ |3 X( H2 U! q. i* K三菱變頻器可內置各種類型的通訊選件，如用于CC-Link現場總線的FR-A5NC選件； 用于Profibus DP現場總線的FR-A5AP(A)選件； 用于DeviceNet現場總線的FR-A5ND選件等等。三菱FX系列PLC有對應的通訊接口模塊與之對接。 # L4 m* E4 k6 S6 `
優點： 速度快、距離遠、效率高、工作穩定、編程簡單、可連接變頻器數量多。
- P- n) \3 }$ C7 }! D9 M, k3 |缺點： 造價較高，遠遠高于采用擴展存儲器通訊控制的造價。 $ c/ i: g3 `* ]4 d6 @: M
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、易學易用、性能可靠的優勢； 若配置人機界面，變頻器參數設定和監控將變得更加便利。
  n( n% M, j" P* ~- y1臺PLC和不多于8臺變頻器組成的交流變頻傳動系統是常見的小型工業自動化系統，廣泛地應用在小型造紙生產線、單面瓦楞紙板機械、塑料薄膜生產線、印染煮漂機械、活套式金屬拉絲機等各個工業領域。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勢，又可省卻RS-485數據通訊中的諸多繁雜計算，使工程質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，控制變頻器的數量也受到了限制。
- @& g/ n0 O, ^4、結束語 3 v4 n) v, N, s3 }/ u0 {
本文較為詳細地介紹了PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的簡便方法，并綜合評述了三菱PLC控制變頻器的各種方法。深入了解這些方法，有助于提高交流變頻傳動控制系統設計的科學性、先進性和經濟性。讀者可以根據系統的具體情況，選擇合適的方案。本文重點介紹的簡便方法盡管有其缺陷，但仍不失為一種有推廣價值的好方法.
作者: pigeattiger    時間: 2010-6-2 11:18
若有西門子300PLC和ABB／SEW／HITACHI變頻器通訊的實例就最好了。
作者: tigerguo1975    時間: 2011-2-11 16:36
不錯的文章，學習了。
作者: chenzhichu1988    時間: 2011-2-18 00:17
樓主可不可以提供些，變頻器跟數控裝置的通信資料啊？
作者: fei2011    時間: 2011-2-18 15:47
新來的，進來學習.............
作者: ZDH2011    時間: 2011-11-28 16:35
好長的控制模式啊，很難看懂的



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