基于RS485 的PLC 与变频器、矢量驱动器的通讯实现

    导读: 在数控机床、木工机械、锯床、磨机中等等，以永磁同步电机或三相异步电动机为控制对象，通过PLC 与变频器、矢量驱动器的通讯连接和编程测试，实现了PLC 与变频器、矢量驱动器之间的基于RS485 专用通讯协议方式的通讯，测试程序稳定，可实时监控变频器、矢量驱动器参数。
  
       以数控机床中主轴的旋转运动大多是由永磁同步电机、三相异步电动机所驱动，永磁同步电机、三相异步电动机由PLC 与变频器、矢量驱动器控制。PLC 与变频器、矢量驱动器之间的控制方式也多种多样，有I/O 控制、模拟量控制和通讯控制等多种控制方式，根据不同的应用场合可选择不同的控制方式。本文介绍三菱PLC 与三菱FR-E740变频器之间的三种控制方式，重点对基于RS485的专用协议通讯进行具体介绍。
  
      1．PLC控制变频器、矢量驱动器的常用方法
  
      PLC 控制变频器、矢量驱动器的方法有以下三种控制方式:
  
      （1）I/O控制
  
      I/O 控制是一种最简单和最直接的控制方式，不需要通讯协议，只要将PLC 与变频器、矢量驱动器进行简单的点对点连接就可以。在PLC 的编程软件中写好程序，由输出继电器的输出点高低电平的组合对变频器、矢量驱动器的RH、RM、RL 等点的控制实现7段速的控制，或者通过输出继电器的输出点高低电平的组合对变频器、矢量驱动器的RH、RM、RL、REX 等点的控制实现15 段速的控制。这种控制方式的缺点是通讯距离较短，控制速度值一定，不能实现平滑控制，也不能进行变频器、矢量驱动器参数值的监控。
  
     （2）模拟量控制
  
      模拟量一般是由传感器变换出来的，例如压力传感器、温度传感器、速度传感器，这些传感器把测量出来的实际压力、温度等转换成0~5V、0~10V、0~20mA、4~20mA 等，变频器、矢量驱动器可根据这些输入信号控制电机的转速。模拟量比通讯容易受干扰，尤其是电压信号，通常都需要进行屏蔽、隔离、滤波的方式进行处理。
  
     （3）通讯控制
  
     三菱PLC 与三菱变频器的通讯可以采用常用的MODBUS-RTU 通讯，也可以采用三菱专用协议通讯。MODBUS-RTU 通讯方式程序编写较为复杂，对于没有专用通讯协议的情况下，可采用MODBUS-RTU 通讯，通讯距离较远（可达500m），速度高，成本低，稳定性好，所以在工业控制中是较为常用的一种通讯控制协议。本文重点介绍三菱专用协议通讯方式。
  
      2．基于RS485的三菱专用协议通讯，矢量驱动器大致相同可依据相关产品说明配置
  
     （1）PLC与变频器的接线，
  
      在三菱FX3U 的左侧扩展FX3U-485ADP型RS-485 通信用特殊适配器，该适配器通讯距离500m, 最多可连接8 台变频器。PLC、变频器通讯通过网线连接（网线的RJ45 接头连接至变频器、另一端接FX3U-485ADP 通讯模块）。2、8 号插针为操作面板或参数单元用电源。进行RS-485 通讯时请不要使用。如果接入使用，可能或导致变频器无法动作或损坏。变频器与FX3U-485ADP 的接线对应如表一所示。变频器本体网线插座，从下面看，如图一所示。

图一

     （2）变频器参数
  
     为了正确的建立 PLC 与变频器、矢量驱动器之间的通讯,必须在变频器、矢量驱动器中设置与通讯有关的参数。相关三菱FR-E740 的参数设置如下:
  
     P79 模式选择为6;p117 通讯站号选择为1;p118 通讯站好选择为192 或96（要与PLC的通讯参数一致）;p120 通讯停止位长选择为1;p120 通讯奇偶校验选择为2;p120-p123 全部选择为9999;p124 通讯有无CR/LF 选择为1;p549 协议选择为0;p340 通讯启动模式选择为10。参数设置好后要进行重启变频器。
  
    （3）PLC编程软件GX-Developer通讯参数设置
  
     PLC 通讯参数设置在PLC 系统（2）中首先选择通道一（CH1）或通道二（CH2），这个根据FX3U-485ADP 与PLC 本体的连接，靠近PLC 本体的模块选择通道一。①协议为无协议通信; ②数据长度为 8 位; ③奇偶校验为偶数; ④停止位为 2 位; ⑤传输速率为 19200 bps; ⑥ H/W 类型为 RS-485; ⑦ 传送控制顺序为格式4（CR/LF 有）⑧站号设置为 00; ⑨超时判定时间为 1。
  
     （4）PLC与变频器的通讯程序
  
     PLC 与变频器之间采用主从通讯方式控制永磁同步电机或三相异步电机，PLC 和变频器、矢量驱动器设置相关参数完成后，组态触摸屏进行了通讯测试，在触摸屏上的正转、反转和停止按钮分别用M1、M2、M3 三个变量连接程序; 触摸屏上的频率参数设置输入框用M20 来连接程序变量; 用D0 数据寄存器连接程序，用于触摸屏手动输入频率值;D200、D202、D204 分别对应触摸屏上的电流、电压和频率监控输出框寄存器变量; 通讯示例程序如下:
      3．结论
  
      PLC 与变频器、矢量驱动器间采用RS485 通讯，通讯速度高、距离长、抗干扰能力强，通过上述程序的测试，运行稳定，成本较低，通过触摸屏就可实现对变频器、矢量驱动器控制和多种参数的监控。