PLC和变频器同链路不同协议同时通信方法.pdf

l 匐 化 P L C 和变频器同链路不同协议同时通信方法 The com m uni cat i on m e t hods bet w een PLC an d i n ver t er j n s am e I i nk and di f f er en t pr ot ocol s 申辉阳 SHEN Hu i y a n fl 广东机电职业技术学院 电气工程学院，广州 5 1 0 5 1 5 摘要本文提出了三菱P L C 的一种拓展通信方法，只用P L c 一个通信口，实现一台P L C 同时和另一 台P L C 及变频器之间同链路不同协议的通信方法 ，无需增加硬件成本 ，巧妙的利用分时处 理，使得通信编程既简单又可靠。采用特殊时期临时锁定一种通信的方法，可以提高通信的 实时性，达到无分时处理的单一通信同样的实时效果。 关键词三菱可编程序控制器；变频器；通信协议；通信链路 中圈分类号 T P3 1 1 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 2 1 下 - 0 0 1 0 - 0 4 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． 1 s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 2 ． 1 下 ． 0 4 0 引言 两台三菱 F X系列 P L C之 间可 以通过 R S 4 8 5 一 B D通讯卡进行 N N通信或 1 1 通信 u 】 。P L C与变 频器之 间也可 以通过 R S 4 8 5 一 B D通讯卡进行无协 议通信 ’ 。一些系统 ，有两台P L C之间需要通信 ， P L C与变频器之 间也需要通信，通常的解决方案 是一台 P L C用两个通信 口，P L C与 P L C之间用一 个通信 口进行通信 ，P L C与变频器之间用另外一 个通信 口进行通信 ，由于是不同的通信 口，通信 协议可以不同，三者之间通信很容易实现。但对 于这种情况，P L C必 须有两个通信 口，一个用于 与另一 台 P L C通信 ，一个用于与变频器通信 ，这 势必增加硬件 成本。如果 只用一个通信 口，P L C 之间及 P L C与变频器之 间的通信协议须一致 ，这 样 P L C之 间的通信 就不 能采用 1 1或 N N通信 ， 可采用计算机链 接，势必增加编程 的难度 ，并影 响通信的可靠性 。对于一些简单 的系统 ，如果在 编程 时 做一 些巧 妙 的处 理，P L C与 P L C之 间及 P L C与变频器之 间可以采用共 同的通信 口同时通 信，这样无需增加硬件成本 ，但可 以实现不 同协 议通过 同一个通信 口同时进行通信 ，P L C之 间采 用 1 1 通信 ，P L C与变频器之 间采用 R S通信，这 样编程既简单又可靠，且无需增加硬件成本。 1 两台P L C 之间的1 1 通信 在 同一 系列 的两 台 F X型 P L C之间可 以实现 1 1 通信，两台三菱 P L C之间只要通过简单的编程 就可实现并联链接功能， 自动更新数据链接，即 实现 1 l 通信 H ’ 。根据要链接的点数 ，可 以选择 普通模式或高速模式。 1 ． 1普通1 1 通信模式 普通 1 1通信模式如图 1 所示 ，只要在主站程 序将 M8 0 7 0置位 ，在从站将 M8 0 7 1 置位就 自动建 立起 自动更新的通信映射区。 在主站中，M8 0 7 0 1O N 在从站中，M8 0 7 1 ON 图1 普通1 1 通信模式 1 ． 2高速1 1 通信模式 高速 l l通信模 式如 图 2所 示，只要在主 站 程 序 将 M8 0 7 0 、M8 1 6 2置位 ，在 从 站将 M8 0 7 1 、 M8 1 6 2置位就 自动建立起 自动更新的通信映射区。 在主站中． M8 0 7 0 和M8 1 6 2 量O N 在从站中．M 8 0 7 1 和MS I 6 2 1 I O N 图2 高速1 1 通信模式 1 ． 3普通模式编程实例 两 台 F X 2 N型 P L C之 间通过 R S 4 8 5 一 B D通讯 卡进 行 1 1 通信 ，主 站输 入 X0到 X7的 ON ／ OF F 状态输 出到从站的 YO到 Y 7；当主站的计算结果 收稿日期2 0 1 1 - 0 8 -0 7 作者筒J l “ 申辉阳 1 9 7 0 -，男，湖南邵阳人，高级工程师，硕士，主要从事传动与控制研究工作。 [ 1 0 1 第3 4 卷第1 期2 0 1 2 -1 下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务l 訇 D 0 D2 是 1 0 0或更小 ，从站 点的 Y1 0接通 。从 站 点 M0到 M7的 O N／ OF F状 态输 出到主 站 点的 Y 0到 Y 7 。从站点 中 D1 0的值被用 来设置主站点 中的计时器 T O 。P L C主站点程序如图 3 所示； P L C从站点程序如图 4所示。 O 3 2 5 3 l 图3 1 1 通信主站点程序 图4 1 1 通信从站点程序 2 P L C与变频器之间的R S 通信 为 了实现 P L C与仪表 、变频器等通信 ，必须 设定 P L C的通信格式 数据长度、奇偶检验、波 特率等 ，通过三菱 F X 2 N系列 P L C的特殊数据寄 存器 D8 1 2 0可 以设定通信 格式 n ’ ，保证 P L C与 所通信的对象之间通信格式一致 ，利用 RS指令可 以实现无协议通信。 三菱 F X2 N 系列 P L C使 用 RS指令 的无协 议 通信功能中使用的部分软元件如表 1所示。 表1 R S 指令使用的部分相关软元件 软元件编号 名称 内容 M8 1 2 1 等待发送标志 等待 发送时置ON M8 1 2 2 发送请求 设置发送请求后开始发送 M8 1 2 3 接受结束标志 接 受结束时置ON M8 1 6 1 8 位和1 6 位处理模式 O N8 为模式OF F 1 6 为模式 D 8 1 2 0 通信格式的设定 可以设定通信格式 以变频器三菱 E 7 0 0系列为例 ，变频器通信 口 为 P U端 口，变频器的参数设置如表 2所 。三菱变 频器 P U端 口引脚定义如表 3所示。 表2 三菱E 7 0 0 变频器与通信相关的参数 参数编号 参数项目 没定值 设定内容 P r 1 1 7 变频器站号 1 变频器设为1 号站 P r l 1 8 波特率 1 9 2 1 9 2 0 0 b p s P r l 1 9 数据长度／ 停止位 l 8 位／ 停止位2 位 P r l 2 O 奇偶检验 2 偶检验 P r 1 2 3 设 定等待时 间 9 9 9 9 在通信数据中设定 P r 1 2 4 有无C R、L F 指令 O 无C R L F P r 7 9 运行模式 O 上电外部运行模式 P r 1 2 2 通信检查的时间问隔 9 9 9 9 通信检查中止 P r 1 2 1 通信重复次数 1 重复1 次 表3 三菱变频器P U 端口引脚定义 引脚编号 信号名称 备注 8 P 5 S 操作面板用电源 ，通信不用 7 S G 6 RDB 5 S DA 4 S DB 3 RDA 2 P 5 S 操作面板用电源，通信不用 l S G 采用通信方式对三菱变频器进行 运行操作 的 通信数据格式如图 5所示 p 】 。 鬻 代 码 l I 数 据 I 凝 I I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 _ 字符数 图5 对三菱变频器进行运行操作的通信数据格式 只要将变 频器 的参数 按照表 2所 示设 定好 ， 采 用 P L C与变 频器 通信 进行 变频器 的启动 操作 P L C编程 实例如 图 6所示，只要 M5接通 ，变频 器就会启动 。采用 R S通信方式还可实现变频器的 停止、频率设定、参数设定等操作 。 3 两种协议同时通信分时解决方法 P I 与 P L C之 间的 1 1 通信及 P L C与变频器 之 间 R S通信都 比较简单。对于 P L C同一个通信 口，如果采用 1 1 通信，则无法执行 R S指令，如 果执行 RS指令 ，则无法执行 1 1 通信。采用分时 方案能实现一台 P L C利用同一个通信 口即能与另 一 台 P L C通信 ，又能与变频器通信。 3 ． 1通信接口接线图 主站 P L C利 用一块 RS 4 8 5 - B D通讯卡和从站 第3 4 卷第1 期2 0 1 2 - 1 下 【 1 1 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务l 甸 化 图6 P L C 与变频器RS 通信进行变频器的启动 P L C相连 接 同时和变频器相连接 ，接线 图如 图 7 所示。 P L C从站 F 【 ． 4 8 5 - B D P L C主站 ．48 5_ BD 图7 通信接线 图 3 ．2分时时序图 当执行 RS通信时 ，1 1 通信不执行 l当执行 1 1 通信时 ， R S通信不执行，进行合理的时间分配 ， 使 R S 通信和 1 1 通信交替进行，从整体来看即执 行了 R S通信又执行了 1 1 通信，即两种通信 同时 进行了。分时时序图如图 8所示。 如果直接采用分时时序图中用M1 0的高电平 做 1 1 通信 ，用 M1 0的低电平做 RS通信，这种通 信切换模 式会失败 ，采用延时切换模式就 能保证 1 1 2 1 第3 4 卷第1 期2 0 1 2 - 1 下 i ． “1“2 0 5 。乙T 2 0 5 一 ’ E L T 2 0 5 ,． ； 1 I R S R S 1 l J 1 1 L 1 1 切换延时 R S 切换延时 、 1．卜一 图8 分时时序 图 两种通信切换成功 ，如分时时序图中 T 2 0 6接通时 进行 R S通信 ，T 2 0 7接通时进行 1 1 通信，保证了 从 R S通 信切换到 1 1 通信或者从 1 1通信切换到 RS通 信都 有延 时，从而实现 P L C与 P L C之 间及 P L C与变频器之间的通信都能顺利进行。 3 ． 3分时解决方法程序 通过 P L C编程 ，实现分时时序 ，如图 8所示 ， T 2 0 7接通时 实现 1 1 通 信，T 2 0 6接通 时实 现 RS 通信 ，1 1 通信时 间、R S通信时 间、切 换延时时 间等都可 以通过编程 ，根据时 间情 况设定。P L C 主站程序如图 9所示。 P L C从站不需与变频器通信 ，在从站编程时 ， 只需将特殊寄存器 M0 7 1置 1 即可实现与主站 的 通信 。 P L C和变频器之间采用 R S通信 ，将变频器的 相关通信参数设定好 ，只要根据变频器通信格式 及变频器通信命令编程即可实现变频器的正反转、 启停、频率设定、频率读取，参数设定等，限于 篇幅 ，本文不详细介绍。 3 ．4 提高通信实时性的方法 P L C与另一 台 P L C及变频器通信采用分时方 式处理 ，会影响通信的实时性 ，如在某位 置时需 要立即停止变频器 ，但该时刻 P L C主站正在执行 1 1 通信，必须等待该时问段执行完后，才能执行 P L C对变频器的操作。这势必对严重影响通信的 实时性。 在某些场合，通过简单的临时封锁处理 即可 提高通信的实时性。 比如 变频器带动一个传动带传送工件 ，只 有当工件停止传送，即传送带停止时，才把信号 发给另一个站的 P L C，由另外 一个站处理 ，也就 是只有变频器停止运行时才需要 P L C之间的通信 ， 否则 P L C之间无通信数据。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务I 訇 地 图9 分 时解决程 序 处理这种情况，只要在处理 M1 0信号时 ，封 锁 M1 0的高 电平 后就 无 T 2 0 7输 出，这 样把通信 权全 部给让给 R S通信 ，提 高了实时性 ，能够及 时处理对变频器的停止等操作 ，当变频器停止后 ， 取 消封锁 ，这是 ，恢 复 1 1 通 信 ，顺利 完成后续 动作。 处理程序如下所示，只要在 T 2 0 4前 串联一个 变频器运行的常闭信号M1 0 1 程序中虚线框出所 示 ，当变频器运行时M1 0 1 动作，断开 T 2 0 4 ，使 M1 0无法 闭合即达到了 目的 ，变频器停止运行时 ， 解除封锁。 根据设 备的要求情况提炼 出封 锁信 号，具体 图1 0 提高通信实时性程序 情况具体解决，利用封锁信号临时封锁 1 l同时或 者 R S同时 ，只要经过简单的处理就能提高通信的 实时性 ，而不 影响整个 系统 的性能 ，解决 由分 时 造成的实时性问题。 4 结论 一 台 P L C利用 同一个通信 口，可 以实现和另 一 台 P L C及变频器之间通信 ，尽管通信协议不一 致 ，巧妙的利用分时处理 ，可保证两种不 同的通 信在 同一链路上可靠 的运行。这种分时处理在切 换 时不是直接切换 ，而是延时再切换 。经过实践 证 明，只要分时时序设计合理，就能保证运行的 可靠。 采用分 时方法，会影响到通信 的实时性 ，对 一 些实时要求较高 的场合 ，在实时要求较高的时 刻 ，巧妙的采用临时锁定在一种通信模式下通信， 在 实时要求不高 的时刻解除锁定 ，这样可 以提高 通信 的实时性 ，达到无分时处理 的单一通信 同样 的实时效果。该方法经过 了实践证明，可靠好用， 可 以较好的实用价值 。 参考文献 【 1 】三菱电机． F X系列微型可编程控制器用户手册 通信篇 [ Z 】 ． 2 0 0 6 ． 【 2 】三菱电机． F XI S F XI N F X2 N F X 2 N C系列编程手册【 Z 】 ． 2 0 0 6． 【 3 】三菱 电机 ． 三菱通 用变 频器F R E 7 o o 使用手册 [ z ] ． 2 0 0 5 ． [ 4 】三菱 电机 ． F X2 N- 4 8 5 B D硬件手册【 z 】 ． 2 0 0 5 ． 【 5 】梁耀光， 余文体． 电工新技术教程[ M】 ． 北京 中国劳动社 会保障 出版社， 2 0 0 7 ． 第3 4 卷第1 期2 0 1 2 - 1 下 [ 1 3 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m