PLC與變頻器直接通訊程序的設計

李其杰（廣東陽春軸承股份有限公司，廣東陽春529600）

PLC與變頻器直接通訊程序的設計

李其杰
（廣東陽春軸承股份有限公司，廣東陽春529600）

針對變頻器的頻率調(diào)整，介紹了一種PLC與變頻器組成的通訊網(wǎng)絡，可達到簡單、靈活地調(diào)整變頻器輸出頻率的目的，并給出了設計的方法和PLC的程序。

PLC；變頻器；網(wǎng)絡；通訊協(xié)議

PLC和變頻器是當今工業(yè)自動化控制領域十分常見的部件。早期，調(diào)整變頻器的運行頻率的方法有：利用變頻器的鍵盤直接輸入頻率；利用變頻器自帶的電位器或外接的電位器調(diào)整頻率。這些方法簡單方便，但缺點是不夠直觀，且只能手動調(diào)節(jié)。后來，隨著技術的發(fā)展和觸摸屏等新部件的普及，又出現(xiàn)了一些新的調(diào)整頻率的方法[1]。采用PLC和變頻器直接通訊來改變頻率的方法，進行了試驗，其原理是：在觸摸屏上輸入頻率數(shù)值并自動傳送至PLC保存，PLC則和多臺變頻器組成直接通訊網(wǎng)絡，并在運行中將頻率數(shù)值寫入變頻器，從而實現(xiàn)變頻調(diào)速。

1　系統(tǒng)硬件構成

系統(tǒng)由一臺三菱GT1150觸摸屏、一臺三菱FX1N-60MR PLC和兩臺三菱FR-D720S-1.5K變頻器組成。其中PLC上安裝FX1N-485-BD通訊板，變頻器自帶RS485接口，通過通訊電纜把PLC和兩臺變頻器連接起來組成網(wǎng)絡，PLC作為通訊的主站，兩臺變頻器分別作為從站1、從站2。

2　變頻器參數(shù)設置

變頻器里與通訊有關的參數(shù)設置如表1[2]。

3　通訊協(xié)議

RS485是一種通用的串行通訊標準，主站和從站的通訊過程最多可分為5個階段：①主站發(fā)出通訊請求；②從站處理等待；③從站作出應答；④主站處理等待；⑤主站作出應答。根據(jù)不同的通訊要求完成相應的過程[3]。

在PLC和變頻器組成的通訊網(wǎng)絡中，執(zhí)行變頻器數(shù)據(jù)讀、寫的操作時，均由PLC發(fā)出請求，變頻器則被動接受請求并作出應答。其中，寫運行頻率的命令格式為：

ENQ站號控制字等待時間數(shù)據(jù)校驗和數(shù)據(jù)位1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

其中，由于變頻器的123號參數(shù)已把通訊等待時間設為2秒，上述命令格式不用設置等待時間，故數(shù)據(jù)位數(shù)減少1位共11位。

另外，與通訊有關的PLC軟元件有：特殊輔助繼電器M8161設定數(shù)據(jù)模式，ON時為8位數(shù)據(jù)，OFF時為16位數(shù)據(jù)；M8122是數(shù)據(jù)傳送標志，M8123是接收結束標志。特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120設定PLC的通訊格式，格式要和變頻器的設定一致，故共16位數(shù)據(jù)應從高至低設為0000 1100 1000 1110，轉(zhuǎn)化為16進制為H0C8E[4]。

4　PLC程序設計

變頻器的頻率數(shù)值在觸摸屏上輸入，操作界面如圖1所示，左邊四個數(shù)值輸入按鈕可設置工件電機和擺頭電機的高低速所對應的頻率，對應的PLC地址是D4007、D4005、D4017、D4015。兩個頻率設定按鈕的PLC地址是M1101、M1102，高速、低速發(fā)送按鈕的PLC地址是M1002、M1001。

圖1　觸摸屏界面

與頻率設置有關的PLC程序如圖2所示，從觸摸屏輸入的高低速頻率保存在D4007、D4005、D4017、D4015，先把這四個頻率傳送至D4003、D4001、D4013、D4011暫存。當在觸摸屏上觸動頻率設定按鈕，相應的M1101和M1102為“ON”，低速頻率D4001、D4011送至D1120，高速頻率D4003、D4013送至D1128。站號是區(qū)分變頻器的標記，D3500中存放站號“1”和“2”，數(shù)字1和2的ASCⅡ碼是H31和H32，所以把H31、H32存入D3500。

圖2　PLC程序

控制PLC把頻率發(fā)送到變頻器的程序如圖3、圖4所示。

圖3　PLC程序

首先，把D8120設為H0C8E，就設定了通訊格式；把M8161設為ON，就設定了通訊采用8位數(shù)據(jù)方式。RS指令設定了發(fā)送數(shù)據(jù)的地址是D3000起共12位，接收地址是D3100起共10位。

這樣，按設定的通訊格式，傳送數(shù)據(jù)中每一數(shù)據(jù)寄存器的功能就確定了。D3000存放通訊請求代碼ENQ，ENQ的ASCⅡ碼是H05，所以把H05存入D3000；D3001、D3002存放站號01、02，把0（代碼H30）存入D3001，把原先存有站號1、2的D3500存入D3002；D3003、D3004存放指令，寫高速頻率的指令是84（代碼H38、H34），寫低速頻率的指令是86（代碼H38、H36），所以把H38存入D3004，把H34、H36分別存入D3004。D3005至D3008共四單元存放頻率數(shù)值，存放低速頻率的D1120和存放高速頻率的D1128，轉(zhuǎn)換成ASCⅡ碼并分別存入這四個單元中。最后是計算校驗和，D3301至D3308八個單元相加，存放在D3301中，再把D3301轉(zhuǎn)換成ASCⅡ碼并把低兩位數(shù)字存入D3009、D3010兩單元中作為校驗和。

圖4　PLC程序

5　結束語

由PLC和變頻器組成的通訊網(wǎng)絡，在軸承超精機上得到成功的應用，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作簡單靈活。另外，在實際應用中，網(wǎng)絡連接的變頻器可擴展至多臺；除了寫頻率參數(shù)指令，還有啟停變頻器、讀寫各種參數(shù)等豐富的指令可供使用。這些都為提高系統(tǒng)操作的智能化提供了方便。

［1］楊守鎮(zhèn)，康正坡.一種復合式超精研機電動機變速控制方式［J］.軸承，2013（9）：16-18.

［2］三菱電機.三菱通用變頻器FR-D700使用手冊［Z］. 2008.

［3］三菱電機.三菱變頻器通訊技術手冊［Z］.2008.

［4］三菱電機.FX通訊（RS-232C，RS485）用戶手冊［Z］.2001.

(編輯：向飛)

Design of Direct Communication Program of PLC and Inverter

LI Qi-jie
（Guangdong Yangchun Bearing Co.，Ltd.，Yangchun529600，China）

For the purpose of inverter frequency adjustment，this paper introduces a communications network consisting of PLC and inverter that can achieve the purpose of simply and flexibly adjustment for the inverteroutput frequency，and designmethodsand the PLC program aregiven.

PLC；inverter；network；communication protocol

TN773

A

1009－9492(2015)06－0087－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.022

2014－12－01

李其杰，男，1969年生，廣東陽春人，大學專科，工程師。研究領域：機電一體化技術。