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tnsghyjssyy
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樓主  發(fā)表于: 2007-01-09 20:08
1、引言
在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中,最為常見的是PLC和變頻器的組合應(yīng)用,并且產(chǎn)生了多種多樣的PLC控制變頻器的方法,其中采用RS-485通訊方式實施控制的方案得到廣泛的應(yīng)用:因為它抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)且造價低廉。但是,RS-485的通訊必須解決數(shù)據(jù)編碼、求取校驗和、成幀、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的奇偶校驗、超時處理和出錯重發(fā)等一系列技術(shù)問題,一條簡單的變頻器操作指令,有時要編寫數(shù)十條PLC梯形圖指令才能實現(xiàn),編程工作量大而且繁瑣,令設(shè)計者望而生畏。

本文介紹一種非常簡便的三菱FX系列PLC通訊方式控制變頻器的方法:它只需在PLC主機上安裝一塊RS-485通訊板或掛接一塊RS-485通訊模塊; 在PLC的面板下嵌入一塊造價僅僅數(shù)百元的“功能擴展存儲盒”,編寫4條極其簡單的PLC梯形圖指令,即可實現(xiàn)8臺變頻器參數(shù)的讀取、寫入、各種運行的監(jiān)視和控制,通訊距離可達(dá)50m或500m。這種方法非常簡捷便利,極易掌握。本文以三菱產(chǎn)品為范例,將這種“采用擴展存儲器通訊控制變頻器”的簡便方法作一簡單介紹。

2、三菱PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置

2.1 系統(tǒng)硬件組成

FX2N系列PLC(產(chǎn)品版本V 3.00以上)1臺(軟件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版);

FX2N-485-BD通訊模板1塊(最長通訊距離50m);

或FX0N-485ADP通訊模塊1塊+FX2N-CNV-BD板1塊(最長通訊距離500m);

FX2N-ROM-E1功能擴展存儲盒1塊(安裝在PLC本體內(nèi));

帶RS485通訊口的三菱變頻器8臺(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,總數(shù)量不超過8臺;三菱所有系列變頻器的通訊參數(shù)編號、命令代碼和數(shù)據(jù)代碼相同。);

RJ45電纜(5芯帶屏蔽);

終端阻抗器(終端電阻)100Ω;

選件:人機界面(如F930GOT等小型觸摸屏)1臺。

2.2 硬件安裝方法

(1) 用網(wǎng)線專用壓接鉗將電纜的一頭和RJ45水晶頭進(jìn)行壓接;另一頭則按圖1~圖3的方法連接FX2N-485-BD通訊模板,未使用的2個P5S端頭不接。

(2) 揭開PLC主機左邊的面板蓋, 將FX2N-485-BD通訊模板和FX2N-ROM-E1功能擴展存儲器安裝后蓋上面板。

(3) 將RJ45電纜分別連接變頻器的PU口,網(wǎng)絡(luò)末端變頻器的接受信號端RDA、RDB之間連接一只100Ω終端電阻,以消除由于信號傳送速度、傳遞距離等原因,有可能受到反射的影響而造成的通訊障礙。

2.3 變頻器通訊參數(shù)設(shè)置

為了正確地建立通訊,必須在變頻器設(shè)置與通訊有關(guān)的參數(shù)如“站號”、“通訊速率”、“停止位長/字長”、“奇偶校驗”等等。變頻器內(nèi)的Pr.117~Pr.124參數(shù)用于設(shè)置通訊參數(shù)。參數(shù)設(shè)定采用操作面板或變頻器設(shè)置軟件FR-SW1-SETUP-WE在PU口進(jìn)行。

2.4 變頻器設(shè)定項目和指令代碼舉例

2.5 變頻器數(shù)據(jù)代碼表舉例

2.6 PLC編程方法及示例

(1) 通訊方式

PLC與變頻器之間采用主從方式進(jìn)行通訊,PLC為主機,變頻器為從機。1個網(wǎng)絡(luò)中只有一臺主機,主機通過站號區(qū)分不同的從機。它們采用半雙工雙向通訊,從機只有在收到主機的讀寫命令后才發(fā)送數(shù)據(jù)。

(2) 變頻器控制的PLC指令規(guī)格

(3) 變頻器運行監(jiān)視的PLC語句表程序示例及注釋

LD M8000 運行監(jiān)視;

EXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10:運行監(jiān)視指令;K0:站號0;H6F:頻率代碼(見表1); D0:PLC讀取地址(數(shù)據(jù)寄存器)。

指令解釋:PLC一直監(jiān)視站號為0的變頻器的轉(zhuǎn)速(頻率)。

(4) 變頻器運行控制的PLC語句表程序示例及注釋

LD X0 運行指令由X0輸入;

SET M0 置位M0輔助繼電器;

LD M0 EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11:運行控制指令; K0:站號0;HFA:運行指令 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。

指令解釋:PLC向站號為0的變頻器發(fā)出正轉(zhuǎn)指令。

(5) 變頻器參數(shù)讀取的PLC語句表程序示例及注釋

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 K10:變頻器參數(shù)讀取指令; K3:站號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。

指令解釋:PLC一直讀取站號3的變頻器的2號參數(shù)-下限頻率。

(6) 變頻器參數(shù)寫入的PLC語句表程序示例及注釋

LD X1 參數(shù)變更指令由X3輸入;

SET M1 置位M1輔助繼電器;

LD M1 EXTR K13 K3 K7 K10 EXTR K13:變頻器參數(shù)寫入指令;K3:站號3;K7:參數(shù)7-加速時間;K10:寫入的數(shù)值。

EXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13:變頻器參數(shù)寫入指令;K3:站號3;K8:參數(shù)8-減速時間; K10:寫入的數(shù)值。

AND M8029 指令執(zhí)行結(jié)束;

RST M1 復(fù)位M1輔助繼電器。

指令解釋:PLC將站號3的變頻器的7號參數(shù)-加速時間、8號參數(shù)-減速時間變更為10。

3、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評述與對比

3.1 PLC的開關(guān)量信號控制變頻器

PLC(MR型或MT型)的輸出點、COM點直接與變頻器的STF(正轉(zhuǎn)啟動)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、輸入端SG等端口分別相連。PLC可以通過程序控制變頻器的啟動、停止、復(fù)位; 也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合實現(xiàn)多段速度運行。但是,因為它是采用開關(guān)量來實施控制的,其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線,也無法實現(xiàn)精細(xì)的速度調(diào)節(jié)。這種開關(guān)量控制方法,其調(diào)速精度無法與采用擴展存儲器通訊控制的相比。

3.2 PLC的模擬量信號控制變頻器

硬件:FX1N型、FX2N型PLC主機,配置1路簡易型的FX1N-1DA-BD擴展模擬量輸出板; 或模擬量輸入輸出混合模塊FX0N-3A; 或兩路輸出的FX2N-2DA; 或四路輸出的FX2N-4DA模塊等。

優(yōu)點: PLC程序編制簡單方便,調(diào)速曲線平滑連續(xù)、工作穩(wěn)定。

缺點: 在大規(guī)模生產(chǎn)線中,控制電纜較長,尤其是DA模塊采用電壓信號輸出時,線路有較大的電壓降,影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。另外,從經(jīng)濟角度考慮,如控制8臺變頻器,需要2塊FX2N-4DA模塊,其造價是采用擴展存儲器通訊控制的5~7倍。

3.3 PLC采用RS-485無協(xié)議通訊方法控制變頻器

這是使用得最為普遍的一種方法,PLC采用RS串行通訊指令編程。

優(yōu)點:硬件簡單、造價最低,可控制32臺變頻器。

缺點:編程工作量較大。從本文的第二章可知:采用擴展存儲器通訊控制的編程極其簡單,從事過PLC編程的技術(shù)人員只要知道怎樣查表,僅僅數(shù)小時即可掌握,增加的硬件費用也很低。這種方法編程的輕松程度,是采用RS-485無協(xié)議通訊控制變頻器的方法所無法相比的。

3.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通訊方法控制變頻器

三菱新型F700系列變頻器使用RS-485端子利用Modbus-RTU協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊。

優(yōu)點: Modbus通訊方式的PLC編程比RS-485無協(xié)議方式要簡單便捷。

缺點: PLC編程工作量仍然較大。

3.5 PLC采用現(xiàn)場總線方式控制變頻器

三菱變頻器可內(nèi)置各種類型的通訊選件,如用于CC-Link現(xiàn)場總線的FR-A5NC選件; 用于Profibus DP現(xiàn)場總線的FR-A5AP(A)選件; 用于DeviceNet現(xiàn)場總線的FR-A5ND選件等等。三菱FX系列PLC有對應(yīng)的通訊接口模塊與之對接。

優(yōu)點: 速度快、距離遠(yuǎn)、效率高、工作穩(wěn)定、編程簡單、可連接變頻器數(shù)量多。

缺點: 造價較高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用擴展存儲器通訊控制的造價。

綜上所述,PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的方法確有造價低廉、易學(xué)易用、性能可靠的優(yōu)勢; 若配置人機界面,變頻器參數(shù)設(shè)定和監(jiān)控將變得更加便利。

1臺PLC和不多于8臺變頻器組成的交流變頻傳動系統(tǒng)是常見的小型工業(yè)自動化系統(tǒng),廣泛地應(yīng)用在小型造紙生產(chǎn)線、單面瓦楞紙板機械、塑料薄膜生產(chǎn)線、印染煮漂機械、活套式金屬拉絲機等各個工業(yè)領(lǐng)域。采用簡便控制方法,可以使工程方案擁有通訊控制的諸多優(yōu)勢,又可省卻RS-485數(shù)據(jù)通訊中的諸多繁雜計算,使工程質(zhì)量和工作效率得到極大的提高。但是,這種簡便方法也有其缺陷:它只能控制變頻器而不能控制其它器件;此外,控制變頻器的數(shù)量也受到了限制。

4、結(jié)束語

本文較為詳細(xì)地介紹了PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的簡便方法,并綜合評述了三菱PLC控制變頻器的各種方法。深入了解這些方法,有助于提高交流變頻傳動控制系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性、先進(jìn)性和經(jīng)濟性。讀者可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況,選擇合適的方案。本文重點介紹的簡便方法盡管有其缺陷,但仍不失為一種有推廣價值的好方法.
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