基于RS-485的PLC与变频器的通讯控制.pdf

电气技术与自动化 范金玲， 等 基于 R S - 4 8 5的P L C与变频器的通讯控制 基 于 R S 48 5的 P L C与 变频 器 的通 讯 控制 范金玲， 李洪群 苏州工业职 业技术学 院， 江 苏 苏州 2 1 5 1 0 4 摘要 介绍 了三菱 F X系列 P L C与变频 器之 间的 R S - 4 8 5通讯 ， 分析了 P L C与变频器基 于 4 8 5 通讯的硬件连接、 变频器的设置、 通讯协议， 并给出了应用实例及其相关的P L C程序。 关键词 P L C ； R S 48 5 ； 变频器 ； 通讯 中图分类号 T M 9 2 1 ． 5 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 - 5 2 7 6 2 0 1 0 0 6 - 0 1 7 0 -O 3 Co mmu n i c a t i o n b e t we e n PLC a n d I n v e r t e r Ba s e d o n RS- 4 8 5 F AN J i n l i n g， L I Ho n g q u n S u z h o u I n s t i t u t e o f I n d u s t r ia l T e c h n o l o g y ，S u z h o u 2 1 5 1 0 4 ，C h i n a Ab s t r a c t T h is p a p e r i n t r o d u c e s t h e c o mmu n ic a t io n b e t we e n MIT S UB I S HI F X s e r ie s PL C a n d in v e rt e r b a s e d o n R S-4 8 5 ，t h e h a r d - war e c o n ne c t ion o f i n v ert e r a n d PLC an d t h e s e t t ing o f i n v e rte r a n d t h e c o mmu n i c a t i o n p r ot o c o l i n d e t ail a nd pr o p os e s t h e a p pli c a t i o n c as e a n d it s PL C p r o g r a m． Ke y wo r ds PL C；RS- 4 8 5；i n ve rt er ；c o mmu n i c at i o n 0 引言 计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可 以采用串行通 讯和并行通讯 二种方式 。串行通讯 方式具 有使用线路少、 成本低， 特别是在远程传输时， 避免了多条 线路特性的不一致而被广泛采用。R S 一 2 3 2 一 C接口是 目前 最常用 的一种 串行通讯接 口。由于 R S - 2 3 2 一 C接 口难 免有 不足之处 ， 主要有易损 坏接 口电路的芯 片， 与 1 丫 r L电平 不 兼容性较差， 传输速率较低， 易产生共模干扰， 抗噪声干扰 性弱 ， 传输距离有 限等。 针对 R S - 2 3 2 - C的不足 ， 于 是就不 断出现 了一 些新 的 接 口标准 ， R S - 4 8 5就是其中之一 ， 它具有 以下优点 1 电 气特性 逻辑 ⋯ 1 ’ 以两线 间的电压差 为 2～6 V表示 ； 逻辑⋯ 0’ 以两线问的电压差为 一 26 V表示。接口信 号电平 降低 了， 不易 损坏接 口芯 片， 且 与 ．r r L电平兼 容。 2 R S - 4 8 5的数据最高传输速率为 1 0 Mb i t ／ s 。3 采用平 衡驱动器和差分接收器 的组合， 抗共模干能力增强。4 最大传输距离标准值为 1 2 1 9 ． 2 m。另外 R S - 2 3 2 一 C接 口 在总线上只允许连接 1个收发器， 即单站能力。而 R S 一 4 8 5接 口在总线 上是允许 连接 多达 1 2 8个 收发器 。即具 有多站能力， 这样用户可以利用单一的 R S - 4 8 5接口方便 地建立起设备 网络 。 本文即关于 P I E如何通过 R S - 4 8 5与变频器进行通讯。 1 P L C控制变频器 使用 多段速度或 D ／ A输 出控制 变频器 的转速 变化 ， 在这 种应用方式中， P L C与变频器通过外部接线完成连接， 不 能进行内部数据的传递； 而使用 R S - 4 8 5通讯控制， 仅通过 一 条通讯电缆连接， 无需其他外部接线， 不但能完成传统 应用的所有功能 ， 还 能进行 内部的数据通 讯 ， 可方便地从 变频器中获取所驱动的电动机各种 电参数如 运行频率、 电流、 电压、 功率等等， 配以人机界面的话， 可将上述电参 数直接显示在人机界面上。下面介绍三菱的 F X系列 P L C与三菱变频器 F R 一 5 4 0的 R S - 4 8 5通讯 。 1 ． 1 P L C与 变频 器通讯的硬件 连接 三菱变频器有一个称为 P u的口， 用于连接变频器的 操作单元 。这个 P u口是个 R S - 4 8 5的接 口， 利用这个接 口 可以用上位机 P L C或计算机 对变频器进行参数读写、 开机 、 关 机 、 改变 运 行频 率 等 操作 。变频 器 通过 网线 与 P L C F X 2 N 4 8 5 B D通信板连线 如图 1 所 示。首先将通 讯 板 F X 2 N - 4 8 5 ． B D 接装到 P L C相应的接 口。R S - 4 8 5通讯 板与变频器 F R 一 5 2 0 S -0． 4 K C H R 两者之间通过网线 连接 网线的 R J 4 5插头和变频器的 P u插座接 ， 使用两 对导线连接 ， 即将变频器的 S D A与 P L C通讯板 F X 2 N 一 4 8 5 ． B D 的 R D A连接， 变频器 的 S D B与 P L C通讯板 的 R D B连接， 变频器的 R D A与 P L C通讯板的 S D A连接， 变 频器的 R D B与 P L C通讯板的 S D B连接， 变频器的 s e与 P L C通讯板的 S G连接 。 2 P L C与变频器的编程协议 在P L C 与变频器的综合应用中， 比 较传统的应用一 2 ． 1 通讯协议和数据格式 般是使 用 P L C的硬接 点输 出控制变 频器 的运行 及停 止 ， 为了正确 地建 立通信 ， 必须在变频器的初始化 中设 置 作者简介 范金玲 1 9 7 2 一 ， 女 ， 江苏苏州人， 讲师 ， 主要从事机 电一体化 、 自动控制方向的研究工作 。 1 7 0 h t t p ／ ／ Z Z H D． c h i n a j o u r n a 1 ． n e t ． c n E - m a i l Z Z H D c h a i n a j o u ma 1 ． n e t ． 3 13 机械制造与 自动化 电气技术与自动化 范金玲 ， 等 基于 R S - 4 8 5的 P L C与变频器的通讯控制 变频器端 P L c 4 8 5 通讯板 P U 接 口 信号名 说 明 S D A R D A 接受 数据 S D B R D B 接受数 据 R D A S D A 发送数 据 R D B S D B 发送数据 0 ．3mm以 上 S G SG S G 图 1 变频器的 P U 接 口与 P L C通讯 图 2 P L C通讯程序流 程 与通信有关的参数， 如站号、 波特率、 奇偶校验等。 P L c 到 变 频器的 通 讯请 求数 据为 例， 写入和 读 3 P L C与变频器 的 R S - 4 8 5通讯 出格式 为 ～⋯⋯ ⋯’ [ 数据写入 ] 格式A [ 数据读出 ] 格式B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 字符数 变 5 总 3 频 指令 等 和 E N Q 器 代码 待 校 } 4 站 时 验 其中 3表示控制代码 ； 4表示 C R 回车符 或 L F 换行符 代码 ； 5规定变频器收到计算机来的数据和传 输应答数据之间的等待时间； 指令代码 由变频器手册给 出， 对 于不同 的运行指 令有 不 同的数据 ； 总 和校验 码是 由 被校验 的 A S C I I 数据 的总和 二 进制 的最 低一 个字节 8 位 表示 的 2个 A S C I I 数 字 十六 进 制 。和校 验 范 围从 “ 站号” 开始到“ 数据” 结束。 2 ． 2 P L C 串行数据通讯 关键 指令 要实现 P I C对变频器的通讯控制， 必须对 P L C进行 编程 ； 通过程 序实现 P L C对变频 器 的各种 运 行控 制 和数 据的采集。P L C程序首先应完成 F X 2 N - 4 8 5 B D通讯适配 器的初始化 、 控制命令字的组合 、 代码转换和变频器应答 数 据的处理 工作 。P L C通 讯运行 程序设计 流程 如 图 2所 示 。该 R S指令 为使用 R S - 2 3 2 C及 R S - 4 8 5功能扩展板 及 特殊适配器 ， 进行发送接收串行数据的指令数据的格式 可 以通 过特 殊数据寄 存器 D 8 1 2 0设 定 ， 并 要与 变 频器 的 数据格式类型完全对应； 通过 P L C传送指令把通讯数据 装到 D 2 0 0开始的连续单元中； D 2 0 0 发送数据 的首地址 指针 ； D O 发送数据 的字节数 点数 ， 根据协议可以 用常数 直接指定 字节数 ， 在 不进行 发送 的系统 中 ， 将数 据 发送点 数设 定为 K 0 ； D 5 0 0 接 收数 据 的首 地址 指 针 ； D 1 数据 接收 的字节数 点 数 ， 根 据协 议 可 以用 常 数直 接指定字节数 ， 在不进行接收的系统中， 将数据接收点数 设定为 K 0； 发 送 通讯 数 据 时请 使用 脉 冲 执行 方 式， S E TM8 1 2 2即 可 Ma c h i n e B u il d in g 8 Au to m a t i o n ， De c 2 0 1 0 ， 3 9 6 1 7 0～1 7 2 3 ． 1 三菱 变频 器的设 置 P L C和变频器之 问进行通讯 ， 通讯规格必须 在变频器 的初始化 中设定 。变频器的设置如表 I 所示 。 表 1 s 5 o o系列变频器通讯设 置 R S - 4 8 5 3 ． 2 三菱 P L C的设置 三菱 F X系列 P L C在 进行 计算机链 接 专用 协议 和 无协议 通讯 R S指令 时均需对通讯格式 D 8 1 2 0 进 行设 定。其中包含有波特率、 数据长度、 奇偶校验、 停止位和协 议格式 等。在这里对 D 8 1 2 0设 置为 二进 制 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 B， 即0 C 8 E H， 即数据长度为7位， 偶校验 ， 2位停止位， 波特率为 9 6 0 0 b i t ／ s ， 无起始符和终结符， 没 有添加 和校 验码 ， 采用无 协议 通讯 R S - 4 8 5 。 4 软件设计 要实现 P L C对 变频器 的通 讯控 制 ， 必须 对 P L C进行 编程 ； 通过程序实 现 P L C对变 频器 的各 种 运行 控制 和数 据 的采集 。有关利用 三菱 变频器 协议 与变频器 进行 通讯 1 71 H H H 电气技术与 自动化 范金玲 ， 等 基于 R S - 4 8 5的 P L C与 变频器的通讯控制 的部分 P L C程序如 图 3所示。程 序中 ， 当 M5 1 0接通一次 以后变频器进入正转 状态 。当 M5 1 1接通 一次 以后 变频 器进入停止状态。当 M5 1 2接通一次以后变频器进入反 转状态 。当 M5 1 3接通一 次 以后 读取 变频 器的运 行频 率 存入 D 7 0 0中 。当 M5 1 4接通一次 以后写入变频器的运 行 频率 I 4 0 0 。 f a P L C 通 讯 设 置 及 初 始 化 l M 8 0 0 0 } _ 卜 A S C I D 2 1 D2 0 6 Z1 K 2】 f M8 0 0 0 卜 R s D 2 0 0 K1 2 D 5 0 0 K1 0 1 M5 1 0 1 MO V H4 6 D 2 0 3 ] MO V H 4 1 D2 0 4] MO V H3 0 D 2 0 5] MOV H3 0 D2 0 61 e D2 0 3 ，D 2 0 4 放入 “ 运行”的指令代码； D 2 0 5 为等待时间 D 2 0 6 为运行指令 中一位数据0 参考文献 5 结语 本文详细介绍了 P L C与变频器的R S - 4 8 5通讯 ， 应用 本设 计的变频 调速 系统在 电梯 系统 、 污水处 理 、 纺织 行业 得到广泛应用 。 广 I M5 1 0 H卜_ h 通讯请求， 站号为0 ， 计算和校验 D 2 0 0] D 2 0 1 ] D 2 0 2】 D 2 1 】 Z 0】 MO V H3 2 D 2 0 7】 MOV H 3 0 D 2 0 7】 MO V H3 4 D 2 0 7] f d D 2 0 7 中存放运行数据，“ 2 ”正转；⋯ 0’停止；⋯ 4’反转 图 3 P L C与变频 器 4 8 5通讯程序 f 发送数据 D 6 0 0 K1 0] RS T M8 1 2 3 】 [ 2 ]张智 明． 基于 R S -4 8 5的 变频器 与 P L C的通讯 技术 的研 究 [ J ] ． 现代制造工程 ， 2 0 0 5 1 2 ． [ i ]三菱公 司 F X 2 N编程手册 、 三菱变频 器 F R 5 4 0使用 手册 、 F X通讯用户手册[ z ] ． 2 0 0 1 ． 收稿 日期 2 0 1 0 0 32 2 上接 第 8 7页 经多次试验 、 测 试后 发 现 ， 由于 C A N总线 是 与强 电 线缆放在同一桥架中， 所以受到了强电的干扰 ， 远端信号 产生了失真 ； 另随着距离的增加， C A N总线信号也产生 了衰减 。 针对调试 时出现 的现 象 ， 采取 了一 系列 的 现场抗 干 扰 、 抗衰减的措施 1 在 C A N总线 首 、 未端加 了 1 2 0 n 的 匹配 电阻 ； 2 C A N总线换 用 0 ． 5 m m 的屏 蔽双 绞线 ； 3 在两个车问采用 C A N中继器。 通过以上的措施 ， 所有 4 8台染缸才真正联 上 C A N网 络 ， 其 中 C A N中继器的使 用所 带来 的效果最 为明显 。 l 7 2 参考文献 [ 1 ]阳宪惠． 网络化控制 系统一现场总线持术 [ M] ． 北 京 清华大 学出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 2 ]程武山． 分 布式控制 技术及其 应用 [ M] ． 北京 科学 出版社 ， 2 0 08 ． 收稿 日期 2 0 1 0 0 80 9 h t t p ∥Z Z HD ． c h i n a j o u r n a 1 ． n e t ． c a E - ma i l Z Z HD c h a i n a j o u ma 1 ． n e t ． c n 机械 制造 与 自动化 1 - 一 1 _ 鎏 T _ 『 啷 1 - ●●●f●●L●●●●●●●●L，●●●● ●r●●●● ●●L●●●●●●●●Lr●●●●●●●■●，●● ●●●