變頻器與PLC的通訊控制原理及應用分析

吳浩

摘 要：經濟的快速發展促進了我國工業的進步與發展，交流電機是現今在工業領域中應用較為廣泛的電動機，為實現對于交流電機的調控現今在其控制中多采用的是變頻器來加以實現的，使用PLC與變頻器的組合控制已經成為了主要的控制方式之一。在以往的變頻器控制中PLC的控制方式主要采用的是PLC控制繼電器的啟停來控制變頻器的啟停，而無法實現對于交流電機的精確控制。為更好地使用PLC來對變頻器進行控制可以通過使用PLC與變頻器的通訊來實現對于變頻器的精確控制。文章就如何做好PLC與變頻器之間的通訊來實現對于交流電機的控制進行了分析闡述。

關鍵詞：變頻器；PLC通訊；交流電機

前言

交流電機是現今采用較多也是較為廣泛的電機形式.通過在交流電機的控制中使用變頻器可以實現對于交流電機的變頻控制，以更好的對交流電機的轉速、扭矩進行精確的控制。而對于變頻器數量較多、電機分布較為廣發內的場合由于需要控制的變頻器較多而PLC中需要控制的I/O輸出點數和DA數模的轉換通道將較多將極大的影響PLC對于變頻器控制的可靠性和穩定性。通過在PLC與變頻器的控制中采用PLC與變頻器的控制中采用PLC以RS-485的通訊方式來實現對于變頻器的方便控制。

1 RS-485控制通訊系統的組成及通訊參數的設置

RS-485串行通訊采用的是典型的無協議通信，在通訊的過程中無須經過固定協議、無須數據交換而是主要通過通信端口來進行指令的傳輸。某型CPIH型PLC中采用的是兩個RS-485通信解接口，在使用RS-485通信協議中需要對所使用的串口進行預置。通過使用RS-485通信方式所能控制的變頻器最多可以能夠實現對于32臺交流變頻器的控制，因此在進行通信前首先需要對通訊端口進行正確的硬件連接和相應的參數設置。在使用PLC對多臺變頻器進行通訊控制時，需要在最末端的變頻器添加阻值為100Ω的阻抗，并將撥碼開關引腳為1的撥碼撥為ON狀態。顯示為變頻器的終端有電阻的存在。再使用CPIH串口通信來對RS-485通訊進行硬件設置時首先要在PLC的通信接口上外接RS-485通訊選件板，并同時將撥碼開關中的SW4撥碼開關撥置到OFF狀態，將串口1置于通訊狀態。在使用PLC與變頻器的RS-485串行通訊控制中首先需要對兩者的參數進行正確的設置，設置兩者之間能夠相互認可的參數能夠使得通訊的數據幀能夠保持一致，通過使用FR-E540的變頻器的通訊參數通過使用控制面板來進行設置可以使得通訊控制較為簡單。在使用CPIH的通訊并進行通訊參數的設置時可以較為簡單的進行設置，在設置時無需使用專用的通訊寄存器對CPIH的通訊參數來進行設置可以直接使用OMRON中所配用的專用的CX-Programmer通訊軟件按照其所說明的參數來進行設置，在進行參數設置時要按照PLC設定-串口1-通信設置這一順序來對PLC于變頻器之間的RS-485的通信進行參數的設置，要注意的是，在設置時需要保持PLC串口通信所設置的參數要與變頻器端所設置的參數保持一致，如參數設置不一致將會導致兩者之間無法進行正常的數據通信。在進行通信參數的設置時主要有以下幾個通信參數：（1）通信速率，包含有4800波特率/9600波特率/和19200波特率等多個通信速率，在進行參數的選擇時要與變頻器端保持一致。（2）停止位長，根據停止位長的不同來進行參數的設置。（3）奇偶校驗位，根據奇偶校驗的不同來進行相應參數的設置，此外還有通訊的參數、通訊校驗時間間隔和通訊更待時間等的參數。

在使用RS-485通訊方式作為通訊方式時，使用RS-485作為連接通訊時，通訊線主要采用的是雙絞屏蔽電纜，并需要在主機端和最末一個從機端連接一個110Ω左右的終端電阻，在使用雙絞線連接時PLC端口處主要接通的是SDA、SDB、RDA、RDB在變頻器端口中連接著R+、R-、S+、S-等幾個端子，并在所串聯的多個變頻器的終端串聯一個110Ω的終端電阻。

在變頻器與PLC的連接中變頻器主要采用的是MEMOBUS協議，在MEMOBUS協議中其主要通過的是使用主站對從站發出指令并使用從站進行響應的形式，在傳輸的指令中根據所傳輸的指令的內容和功能的不同所傳輸的數據的長度也會產生相應的變化。在所傳輸的數據中主要包含有：從站地址、所傳輸的功能碼、通信數據和故障檢出這些部分所構成。同時在進行數據通信時還需要確保所傳輸的信息之間保持有一定的時間間隔，以確保所傳輸數據的信息響應。在所傳輸輸中的從站的地址可設置為（0-20Hex）之間，如將從站地址設置為0則表示為主站以廣播的形式發送，而無需變頻器做出反饋響應。對于數據傳輸中的功能碼則主要傳輸的是指定的代碼，其中功能碼主要分為：讀取存儲寄存器中的內容、回路測試以及讀多個存儲器的寫入等主要幾個功能。而所傳輸的數據主要指的是由存儲寄存器編號與數據所組成組合構成的一系列的數據，根據所傳輸的指令內容的不同也會使得指令數據的長度有所改變，在傳輸變頻器故障狀態時對采用的是CRC-16的形式，一般情況下，計算出的CRC-16時所默認的數值為0，在對變頻器進行參數設置時需要將MEMOBUS系統中的相應參數設置為1，對于主站所連接的從站地址中的LSB主要作為MSB，而將所傳輸的最后數據的MSB來作為LSB以此為數據來完成對于CRC-16的計算，此外對于CRC-16的計算也可以使用來自于從站的響應信息來進行相應的計算，并將計算后的結果與響應信息中的CRC-16中的CRC-16的數據進行比對校驗。

2 PLC與變頻器之間的通訊控制的PLC程序的設計

在完成了對于PLC與變頻器的硬件連接后為實現兩者之間的數據通信與控制還需要對PLC進行程序編程，通過使用PLC程序來實現對于變頻器中的各種運行控制和數據寫入、各種監控數據的讀取等。在使用PLC程序進行設計編寫時首先需要完成的是需要對于RS-485通信接口及相應的硬件通訊適配器的初始化、控制命令字的組合以及代碼轉換和變頻器應答數據的處理。此外在PLC程序的編寫中還需要注意的是需要對變頻器中的各種運行控制和運行數據的采集和控制，此外，在PLC通訊程序的設計中使用RS指令來作為使用來實現對于RS-485功能擴展板及特殊適配器進行調用，同時通過使用RS指令將串行數據的指令數據的格式通過特殊寄存器D8120來對其進行相應的設定，在參數設定時需要注意的是所設定的數據需要與變頻器的數據格式類型完全的相匹配以避免兩者之間無法匹配從而無法進行數據的傳輸。在使用RS-485通訊時PLC通過傳送指令將所需要通訊的數據傳輸裝載到D200開始的連續的數據單元中，D200發送數據的首地址（指針），D0：完成對于所需傳輸數據的字節數（點數）的傳輸，此外，在程序編制時還需要注意的是可以根據傳輸通信協議使用常數直接來對字節數進行指定，在不進行發送的系統中，將所需發送的數據發送點數設定為K0，D500為PLC與變頻器控制通信中PLC接收數據的首地址（指針），D1數據接收的字節數，與發送相同的是可以根據傳輸通信協議而將常數直接指定字節數。在編程中需要注意的是數據的傳輸發送使用的是脈沖執行方式，使用SETM8122即可。在RS-485串行通訊中發送指令為TXD和接受指令RXD。參數“S”為設置發送信息的首地址，“D”為接收首地址，“C”為控制字。由于一個字占據ASCⅡ字符且為兩個字節，因此，在信息發送接收時需要按照“S（D）～S（D）+（N÷2）-1”重的內容，指令設置為：S=DM0001，C=#0100，N=#0014的形式，在PLC程序編制時程序發送成功后將頻率寫入到變頻器中，但此時交流電機仍無法運轉而需要通過向變頻器中發送HFA指令來控制電機的轉動狀態和轉動方向。

3 結束語

變頻器在工業領域應用極為廣泛，使用變頻器可以有效的降低電機的能耗同時可以對電機的啟停進行保護。文章在分析PLC與變頻器通訊控制原理的基礎上對如何做好使用PLC對變頻器進行通訊控制進行了分析闡述。

參考文獻

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