基于RS485 的PLC 與變頻器、矢量驅動器的通訊實現

    導讀: 在數控機床、木工機械、鋸床、磨機中等等，以永磁同步電機或三相異步電動機為控制對象，通過PLC 與變頻器、矢量驅動器的通訊連接和編程測試，實現了PLC 與變頻器、矢量驅動器之間的基于RS485 專用通訊協議方式的通訊，測試程序穩定，可實時監控變頻器、矢量驅動器參數。
  
       以數控機床中主軸的旋轉運動大多是由永磁同步電機、三相異步電動機所驅動，永磁同步電機、三相異步電動機由PLC 與變頻器、矢量驅動器控制。PLC 與變頻器、矢量驅動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，根據不同的應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，重點對基于RS485的專用協議通訊進行具體介紹。
  
      1．PLC控制變頻器、矢量驅動器的常用方法
  
      PLC 控制變頻器、矢量驅動器的方法有以下三種控制方式:
  
      （1）I/O控制
  
      I/O 控制是一種最簡單和最直接的控制方式，不需要通訊協議，只要將PLC 與變頻器、矢量驅動器進行簡單的點對點連接就可以。在PLC 的編程軟件中寫好程序，由輸出繼電器的輸出點高低電平的組合對變頻器、矢量驅動器的RH、RM、RL 等點的控制實現7段速的控制，或者通過輸出繼電器的輸出點高低電平的組合對變頻器、矢量驅動器的RH、RM、RL、REX 等點的控制實現15 段速的控制。這種控制方式的缺點是通訊距離較短，控制速度值一定，不能實現平滑控制，也不能進行變頻器、矢量驅動器參數值的監控。
  
     （2）模擬量控制
  
      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、溫度等轉換成0~5V、0~10V、0~20mA、4~20mA 等，變頻器、矢量驅動器可根據這些輸入信號控制電機的轉速。模擬量比通訊容易受干擾，尤其是電壓信號，通常都需要進行屏蔽、隔離、濾波的方式進行處理。
  
     （3）通訊控制
  
     三菱PLC 與三菱變頻器的通訊可以采用常用的MODBUS-RTU 通訊，也可以采用三菱專用協議通訊。MODBUS-RTU 通訊方式程序編寫較為復雜，對于沒有專用通訊協議的情況下，可采用MODBUS-RTU 通訊，通訊距離較遠（可達500m），速度高，成本低，穩定性好，所以在工業控制中是較為常用的一種通訊控制協議。本文重點介紹三菱專用協議通訊方式。
  
      2．基于RS485的三菱專用協議通訊，矢量驅動器大致相同可依據相關產品說明配置
  
     （1）PLC與變頻器的接線，
  
      在三菱FX3U 的左側擴展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、變頻器通訊通過網線連接（網線的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單元用電源。進行RS-485 通訊時請不要使用。如果接入使用，可能或導致變頻器無法動作或損壞。變頻器與FX3U-485ADP 的接線對應如表一所示。變頻器本體網線插座，從下面看，如圖一所示。

圖一

     （2）變頻器參數
  
     為了正確的建立 PLC 與變頻器、矢量驅動器之間的通訊,必須在變頻器、矢量驅動器中設置與通訊有關的參數。相關三菱FR-E740 的參數設置如下:
  
     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 協議選擇為0;p340 通訊啟動模式選擇為10。參數設置好后要進行重啟變頻器。
  
    （3）PLC編程軟件GX-Developer通訊參數設置
  
     PLC 通訊參數設置在PLC 系統（2）中首先選擇通道一（CH1）或通道二（CH2），這個根據FX3U-485ADP 與PLC 本體的連接，靠近PLC 本體的模塊選擇通道一。①協議為無協議通信; ②數據長度為 8 位; ③奇偶校驗為偶數; ④停止位為 2 位; ⑤傳輸速率為 19200 bps; ⑥ H/W 類型為 RS-485; ⑦ 傳送控制順序為格式4（CR/LF 有）⑧站號設置為 00; ⑨超時判定時間為 1。
  
     （4）PLC與變頻器的通訊程序
  
     PLC 與變頻器之間采用主從通訊方式控制永磁同步電機或三相異步電機，PLC 和變頻器、矢量驅動器設置相關參數完成后，組態觸摸屏進行了通訊測試，在觸摸屏上的正轉、反轉和停止按鈕分別用M1、M2、M3 三個變量連接程序; 觸摸屏上的頻率參數設置輸入框用M20 來連接程序變量; 用D0 數據寄存器連接程序，用于觸摸屏手動輸入頻率值;D200、D202、D204 分別對應觸摸屏上的電流、電壓和頻率監控輸出框寄存器變量; 通訊示例程序如下:
      3．結論
  
      PLC 與變頻器、矢量驅動器間采用RS485 通訊，通訊速度高、距離長、抗干擾能力強，通過上述程序的測試，運行穩定，成本較低，通過觸摸屏就可實現對變頻器、矢量驅動器控制和多種參數的監控。