PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的方法

　　一、引言

　　在工业自动化控制系统中，最为常见的是plc和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的plc控制变频器的方法，其中采用rs-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。

　　但是，rs-485的通讯必须解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、超时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条plc梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。

　　这里介绍一种非常简便的三菱fx系列plc通讯方式控制变频器的方法：它只需在plc主机上安装一块rs-485通讯板或挂接一块rs-485通讯模块；

　　在plc的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条极其简单的plc梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。

　　这种方法非常简捷便利，极易掌握。本文以三菱产品为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一简单介绍。

　　二、三菱plc采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置

　　1、系统硬件组成

　　如图1~图3所示。

　　图1三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置

　　图2FX2N-485-BD通讯板外形图

　　图3三菱变频器PU插口外形及插针号

　　fx2n系列plc（产品版本v3.00以上）1台（软件采用fx-pcs/win-cv3.00版）；fx2n-485-bd通讯模板1块（最长通讯距离50m）；或fx0n-485adp通讯模块1块+fx2n-cnv-bd板1块（最长通讯距离500m）；fx2n-rom-e1功能扩展存储盒1块（安装在plc本体内）带rs485通讯口的三菱变频器8台（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，总数量不超过8台；三菱所有系列变频器的通讯参数编号、命令代码和数据代码相同。）；rj45电缆（5芯带屏蔽）；终端阻抗器（终端电阻）100ω；选件：人机界面（如f930got等小型触摸屏）1台。

　　2、硬件安装方法

　　（1）用网线专用压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接；另一头则按图1～图3的方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的2个P5S端头不接。

　　（2）揭开plc主机左边的面板盖，将fx2n-485-bd通讯模板和fx2n-rom-e1功能扩展存储器安装后盖上面板。

　　（3）将rj45电缆分别连接变频器的pu口，网络末端变频器的接受信号端rda、rdb之间连接一只100ω终端电阻，以消除由于信号传送速度、传递距离等原因，有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。

　　3、变频器通讯参数设置

　　为了正确地建立通讯，必须在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117~Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。

　　4、变频器设定项目和指令代码举例

　　如表1所示。参数设定完成后，通过PLC程序设定指令代码、数据和开始通讯，允许各种类型的操作和监视。

　　5、变频器数据代码表举例

　　如表2所示。

　　6、plc编程方法及示例

　　（1）通讯方式

　　PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯，PLC为主机，变频器为从机。1个网络中只有一台主机，主机通过站号区分不同的从机。它们采用半双工双向通讯，从机只有在收到主机的读写命令后才发送数据。

　　（2）变频器控制的PLC指令规格

　　如表3所示。

　　（3）变频器运行监视的PLC语句表程序示例及注释

　　LDM8000运行监视；EXTRK10K0H6FD0EXTRK10：运行监视指令；K0：站号0；H6F：频率代码（见表1）；D0：PLC读取地址（数据寄存器）。指令解释：PLC一直监视站号为0的变频器的转速（频率）。

　　（4）变频器运行控制的PLC语句表程序示例及注释

　　LDX0运行指令由X0输入；

　　SETM0置位M0辅助继电器；

　　LDM0

　　EXTRK11K0HFAH02EXTRK11：运行控制指令；K0：站号0；HFA：运行指令（见表1）；H02：正转指令（见表1）。

　　ANDM8029指令执行结束；

　　RSTM0复位M0辅助继电器。

　　指令解释：PLC向站号为0的变频器发出正转指令。

　　（5）变频器参数读取的PLC语句表程序示例及注释

　　LDX3参数读取指令由X3输入；

　　SETM2置位M2辅助继电器；

　　LDM2

　　EXTRK12K3K2D2EXTRK10：变频器参数读取指令；K3：站号3；K2：参数2-下限频率（见表2）；D2：PLC读取地址（数据寄存器）。

　　ORRSTM2复位M2辅助继电器。

　　指令解释：PLC一直读取站号3的变频器的2号参数-下限频率。

　　（6）变频器参数写入的PLC语句表程序示例及注释

　　LDX1参数变更指令由X3输入；

　　SETM1置位M1辅助继电器；

　　LDM1

　　EXTRK13K3K7K10EXTRK13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K7：参数7-加速时间（见表2）；K10：写入的数值。

　　EXTRK13K3K8K10EXTRK13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K8：参数8-减速时间（见表2）；K10：写入的数值。

　　ANDM8029指令执行结束；

　　RSTM1复位M1辅助继电器。

　　指令解释：PLC将站号3的变频器的7号参数-加速时间、8号参数-减速时间变更为10。

　　三、三菱PLC控制变频器的各种方法综合评述与对比

　　1、PLC的开关量信号控制变频器

　　PLC（MR型或MT型）的输出点、COM点直接与变频器的STF（正转启动）、RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）、输入端SG等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。

　　但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。这种开关量控制方法，其调速精度无法与采用扩展存储器通讯控制的相比。

　　2、PLC的模拟量信号控制变频器

　　硬件：FX1N型、FX2N型PLC主机，配置1路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板；或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A；或两路输出的FX2N-2DA；或四路输出的FX2N-4DA模块等。

　　优点：PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。

　　缺点：在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性。另外，从经济角度考虑，如控制8台变频器，需要2块FX2N-4DA模块，其造价是采用扩展存储器通讯控制的5～7倍

　　3、PLC采用RS-485无协议通讯方法控制变频器

　　这是使用得最为普遍的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。

　　优点：硬件简单、造价最低，可控制32台变频器。

　　缺点：编程工作量较大。从本文的第二章可知：采用扩展存储器通讯控制的编程极其简单，从事过PLC编程的技术人员只要知道怎样查表，仅仅数小时即可掌握，增加的硬件费用也很低。这种方法编程的轻松程度，是采用RS-485无协议通讯控制变频器的方法所无法相比的。

　　4、PLC采用RS-485的Modbus-RTU通讯方法控制变频器

　　三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子利用Modbus-RTU协议与PLC进行通讯。

　　优点：Modbus通讯方式的PLC编程比RS-485无协议方式要简单便捷。

　　缺点：PLC编程工作量仍然较大。

　　5、PLC采用现场总线方式控制变频器

　　三菱变频器可内置各种类型的通讯选件，如用于CC-Link现场总线的FR-A5NC选件；用于ProfibusDP现场总线的FR-A5AP（A）选件；用于DeviceNet现场总线的FR-A5ND选件等等。三菱FX系列PLC有对应的通讯接口模块与之对接。

　　优点：速度快、距离远、效率高、工作稳定、编程简单、可连接变频器数量多。

　　缺点：造价较高，远远高于采用扩展存储器通讯控制的造价。

　　综上所述，PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的方法确有造价低廉、易学易用、性能可靠的优势；若配置人机界面，变频器参数设定和监控将变得更加便利。

　　1台PLC和不多于8台变频器组成的交流变频传动系统是常见的小型工业自动化系统，广泛地应用在小型造纸生产线、单面瓦楞纸板机械、塑料薄膜生产线、印染煮漂机械、活套式金属拉丝机等各个工业领域。采用简便控制方法，可以使工程方案拥有通讯控制的诸多优势，又可省却RS-485数据通讯中的诸多繁杂计算，使工程质量和工作效率得到极大的提高。但是，这种简便方法也有其缺陷：它只能控制变频器而不能控制其它器件；此外，控制变频器的数量也受到了限制。