三菱PLC與變頻器通訊案例

引言

在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，PLC（可編程邏輯控制器）與變頻器的組合應(yīng)用極為普遍。這種組合不僅提高了生產(chǎn)效率，還增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。三菱PLC以其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，成為眾多自動(dòng)化控制方案的首選。本文將詳細(xì)介紹三菱PLC與變頻器通訊的一種高效實(shí)現(xiàn)方式，涵蓋系統(tǒng)配置、硬件安裝、參數(shù)設(shè)置、PLC編程等關(guān)鍵步驟，旨在為技術(shù)人員提供一個(gè)全面、實(shí)用的技術(shù)參考。

一、系統(tǒng)配置與硬件組成

1.1 系統(tǒng)硬件概述

本案例采用三菱FX2N系列PLC與三菱系列變頻器（如S500、E500、F500、F700、A500、V500等）進(jìn)行通訊。系統(tǒng)配置主要包括PLC主機(jī)、通訊模板/模塊、功能擴(kuò)展存儲(chǔ)盒、變頻器以及必要的連接電纜和終端阻抗器。

PLC主機(jī)：FX2N系列PLC（軟件版本FX-PCS/WIN-C V3.00及以上）。

通訊模板/模塊：FX2N-485-BD通訊模板（最長(zhǎng)通訊距離50m）或FX0N-485ADP通訊模塊+FX2N-CNV-BD板（最長(zhǎng)通訊距離500m）。

功能擴(kuò)展存儲(chǔ)盒：FX2N-ROM-E1，安裝在PLC本體內(nèi)，用于擴(kuò)展通訊功能。

變頻器：支持RS-485通訊口的三菱變頻器，總數(shù)量不超過(guò)8臺(tái)，可相互混用。

連接電纜：RJ45電纜（5芯帶屏蔽）。

終端阻抗器：100Ω終端電阻，用于消除通訊障礙。

1.2 硬件安裝方法

（1）電纜壓接：使用網(wǎng)線專用壓接鉗將RJ45電纜的一頭與RJ45水晶頭進(jìn)行壓接，另一頭則按圖示方法連接FX2N-485-BD通訊模板，未使用的P5S端頭不接。

（2）安裝通訊模板與存儲(chǔ)盒：揭開(kāi)PLC主機(jī)左邊的面板蓋，將FX2N-485-BD通訊模板和FX2N-ROM-E1功能擴(kuò)展存儲(chǔ)器安裝到位，然后蓋上面板。

（3）連接變頻器：將RJ45電纜分別連接至各變頻器的PU口，網(wǎng)絡(luò)末端變頻器的RDA、RDB之間連接一只100Ω終端電阻，以消除通訊障礙。

二、變頻器通訊參數(shù)設(shè)置

為了確保PLC與變頻器之間的正確通訊，必須在變頻器中設(shè)置與通訊相關(guān)的參數(shù)，如“站號(hào)”、“通訊速率”、“停止位長(zhǎng)/字長(zhǎng)”、“奇偶校驗(yàn)”等。這些參數(shù)通常通過(guò)操作面板或變頻器設(shè)置軟件FR-SW1-SETUP-WE在PU口進(jìn)行設(shè)置。

站號(hào)：用于區(qū)分網(wǎng)絡(luò)中的不同變頻器。

通訊速率：通常設(shè)置為9600bps，與PLC的通訊速率相匹配。

停止位長(zhǎng)/字長(zhǎng)：根據(jù)通訊協(xié)議的要求進(jìn)行設(shè)置。

奇偶校驗(yàn)：用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤。

在三菱變頻器中，這些參數(shù)通常通過(guò)Pr.117~Pr.124等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

三、PLC編程與通訊實(shí)現(xiàn)

3.1 通訊方式

PLC與變頻器之間采用主從方式進(jìn)行通訊，PLC作為主機(jī)，變頻器作為從機(jī)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只有一臺(tái)主機(jī)，主機(jī)通過(guò)站號(hào)區(qū)分不同的從機(jī)。它們采用半雙工雙向通訊，從機(jī)只有在收到主機(jī)的讀寫(xiě)命令后才發(fā)送數(shù)據(jù)。

3.2 PLC語(yǔ)句表程序示例

以下是一些典型的PLC語(yǔ)句表程序示例，用于實(shí)現(xiàn)變頻器的運(yùn)行監(jiān)視、運(yùn)行控制、參數(shù)讀取和參數(shù)寫(xiě)入等功能。

運(yùn)行監(jiān)視：通過(guò)PLC持續(xù)監(jiān)視指定站號(hào)的變頻器的轉(zhuǎn)速（頻率）。

LD M8000         ; 運(yùn)行監(jiān)視
EXTR K10 K0 H6F D0
; EXTR K10:運(yùn)行監(jiān)視指令
; K0:站號(hào)0
; H6F:頻率代碼
; D0:PLC讀取地址（數(shù)據(jù)寄存器）

運(yùn)行控制：PLC向指定站號(hào)的變頻器發(fā)出正轉(zhuǎn)指令。

LD X0            ; 運(yùn)行指令由X0輸入
SET M0           ; 置位M0輔助繼電器
LD M0            ; 
EXTR K11 K0 HFA H02
; EXTR K11:運(yùn)行控制指令
; K0:站號(hào)0
; HFA:運(yùn)行指令
; H02:正轉(zhuǎn)指令
AND M8029        ; 指令執(zhí)行結(jié)束
RST M0           ; 復(fù)位M0輔助繼電器

參數(shù)讀取：PLC持續(xù)讀取指定站號(hào)的變頻器的指定參數(shù)（如下限頻率）。

LD X3            ; 參數(shù)讀取指令由X3輸入
SET M2           ; 置位M2輔助繼電器
LD M2            ; 
EXTR K12 K3 K2 D2
; EXTR K12:變頻器參數(shù)讀取指令
; K3:站號(hào)3
; K2:參數(shù)2-下限頻率
; D2:PLC讀取地址（數(shù)據(jù)寄存器）
OR RST M2        ; 復(fù)位M2輔助繼電器

參數(shù)寫(xiě)入：PLC將指定站號(hào)的變頻器的指定參數(shù)（如加速時(shí)間、減速時(shí)間）變更為指定值。

LD X1            ; 參數(shù)變更指令由X1輸入
SET M1           ; 置位M1輔助繼電器
LD M1            ; 
EXTR K13 K3 K7 K10
EXTR K13 K3 K8 K10
; EXTR K13:變頻器參數(shù)寫(xiě)入指令
; K3:站號(hào)3
; K7:參數(shù)7-加速時(shí)間
; K8:參數(shù)8-減速時(shí)間
; K10:寫(xiě)入的數(shù)值
AND M8029        ; 指令執(zhí)行結(jié)束
RST M1           ; 復(fù)位M1輔助繼電器

四、Modbus RTU通訊協(xié)議應(yīng)用

除了上述的擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊方式外，三菱PLC與變頻器還可以通過(guò)Modbus RTU通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。Modbus RTU是一種廣泛應(yīng)用的串行通訊協(xié)議，其物理層采用RS-485等異步串行標(biāo)準(zhǔn)。三菱700系列變頻器能夠從RS-485端子使用Modbus RTU通訊協(xié)議進(jìn)行通訊運(yùn)行和參數(shù)設(shè)定。

4.1 變頻器設(shè)置

在進(jìn)行Modbus RTU通訊時(shí)，需要在變頻器中設(shè)置相應(yīng)的通訊參數(shù)，如站號(hào)、通訊速度、奇偶校驗(yàn)等。同時(shí)，還需確保Pr551等參數(shù)正確設(shè)置，以啟用Modbus RTU通訊模式。

4.2 PLC設(shè)置

在PLC方面，需要對(duì)通訊格式D8120進(jìn)行設(shè)置，以確保PLC與變頻器之間的通訊參數(shù)相匹配。設(shè)置值通常為0C87，即數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位、偶校驗(yàn)、停止位1位、波特率9600bps等。

4.3 通訊程序示例

采用Modbus RTU協(xié)議與變頻器通訊的PLC程序相對(duì)簡(jiǎn)單。例如，當(dāng)X1接通一次后，變頻器進(jìn)入正轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)X2接通一次后，寫(xiě)入變頻器運(yùn)行頻率60HZ；當(dāng)X3接通一次后，變頻器進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。這些操作均通過(guò)PLC的輸入輸出指令和Modbus RTU通訊指令實(shí)現(xiàn)。

五、注意事項(xiàng)與故障排查

在PLC與變頻器通訊過(guò)程中，可能會(huì)遇到一些常見(jiàn)問(wèn)題，如通訊失敗、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等。以下是一些注意事項(xiàng)和故障排查方法：

確保PLC與變頻器之間的連接電纜正確無(wú)誤，且接觸良好。

檢查變頻器中的通訊參數(shù)設(shè)置是否正確，包括站號(hào)、通訊速率、奇偶校驗(yàn)等。

在PLC編程時(shí)，確保使用了正確的通訊指令和參數(shù)。

如遇到通訊故障，可嘗試復(fù)位PLC和變頻器，或重新檢查連接電纜和通訊參數(shù)設(shè)置。

在實(shí)際應(yīng)用中，還應(yīng)注意PLC與變頻器之間的電磁干擾問(wèn)題，可采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧┖徒拥胤椒ㄒ詼p少干擾。

六、結(jié)論

三菱PLC與變頻器的通訊實(shí)現(xiàn)是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)合理的系統(tǒng)配置、硬件安裝、參數(shù)設(shè)置和PLC編程，可以實(shí)現(xiàn)高效、可靠的通訊控制。本文介紹的擴(kuò)展存儲(chǔ)器通訊方式和Modbus RTU通訊協(xié)議均為實(shí)際應(yīng)用中的有效方法，具有廣泛的適用性和實(shí)用性。希望本文能為技術(shù)人員提供有益的參考和借鑒。