觸摸屏、PLC及變頻器通訊技術(shù)

惠州工業(yè)科技學校 周彩云

一、前言

在PLC對變頻器的常規(guī)控制中，變頻器對PLC的輸入信號和PLC對變頻器的控制信號占用了PLC較多的輸入/輸出點，需要添加數(shù)/模轉(zhuǎn)換和模/數(shù)轉(zhuǎn)換特殊功能模塊。這種控制模式增加了變頻器的控制成本。另外變頻器還需要繁瑣的控制線路配線，由此還影響了變頻器的運行穩(wěn)定性，增添了系統(tǒng)開發(fā)的時間。

隨著計算機和通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC和變頻器都具有通信功能，只需要一根通信電纜就能實現(xiàn)PLC和變頻器的連接和數(shù)據(jù)交換。目前國外設(shè)備和生產(chǎn)線上的PLC多采用這種通信方式來控制變頻器。這種方式使變頻器與PLC之間的連接相當簡單，而且由于傳輸是數(shù)字信號，使系統(tǒng)的抗干擾能力增強。

現(xiàn)在的PLC都有通信指令，大部分變頻器具有通信協(xié)議，用戶可使用相關(guān)指令和協(xié)議實現(xiàn)一些基本功能。本文采用三菱PLC的無協(xié)議模式和變頻器FR-A740運轉(zhuǎn)，并讀取變頻器的各種狀態(tài)。

二、三菱系列變頻器與PLC的RS-485通信

1.通信格式

(1)從PLC發(fā)送數(shù)據(jù)到變頻器，寫入數(shù)據(jù)時可根據(jù)通信的需要，選擇使用格式A或格式A′；讀數(shù)據(jù)時，使用格式B。如圖1所示。

(2)從變頻器返回數(shù)據(jù)到PLC時，如果通信沒有錯誤，計算機接收請求時，從變頻器返回的數(shù)據(jù)格式為C、E、E′；PLC拒絕請求時，從變頻器返回的數(shù)據(jù)格式為D、F。

(3)PLC根據(jù)返回數(shù)據(jù)應(yīng)答變頻器，當使用格式B時，PLC可檢查出從變頻器返回的應(yīng)答數(shù)據(jù)有無錯誤并通知變頻器，沒有發(fā)現(xiàn)錯誤時使用格式G，發(fā)現(xiàn)錯誤時使用格式H。其它格式可查變頻器手冊。

表1 變頻器參數(shù)設(shè)置

表3 元件分配表

圖1 通信格式

圖2 系統(tǒng)連接圖

圖3 觸摸屏畫面

圖4 通信程序格式

圖5

2.系統(tǒng)配置及連接

系統(tǒng)由PLC、變頻器、觸摸屏、通信接口和電纜組成如圖2所示。系統(tǒng)通過通信接口與電纜連接，1)電腦與觸摸屏GT1155間使用FX2232CAB-1電纜相連；2)觸摸屏與PLC間使用FX-50DU-CAB0電纜相連；3)PLC與變頻器FR-A740間通過FX2N—485BD通信板卡使用RS485通信電纜連接。三菱變頻器的操作面板接口即PU口是一個RS2485串行數(shù)據(jù)通訊接口，在三菱FX系列PLC通信擴展口上安插一個RS2485通訊板卡(型號：FX2N24852BD)，再配備1根5芯的通訊電纜，將變頻器485通訊接口同PLC的485通訊板卡相連接就能夠?qū)崿F(xiàn)PLC與變頻器的RS2485通訊。

3.系統(tǒng)控制要求

利用PLC與變頻器的串行通信，控制變頻器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止運行；能在觸摸屏上改變變頻器的運行頻率及設(shè)定上限頻率，而且當運行頻率超過上設(shè)定上限頻率時能實現(xiàn)停機；在觸摸屏上顯示變頻器的運行頻率、電流、電壓。觸摸屏的的畫面如圖3所示。

4.變頻器的通信相關(guān)參數(shù)設(shè)置（設(shè)定前請清除所有參數(shù)）

(1)變頻器參數(shù)設(shè)置見表1。

為正確建立通信，通信參數(shù)必須在變頻器初始化中設(shè)定，如果沒有初始化設(shè)定或有錯誤設(shè)定，將不能通信。設(shè)置參數(shù)后，須將變頻器斷電再送電，以使參數(shù)設(shè)置生效。

變頻器參數(shù)Pr123等待時間設(shè)為9999，則在編程時時間要占用一個單元。

(2)三菱FR-A540變頻器數(shù)據(jù)代碼表(表2)

表2 三菱FR-A540變頻器數(shù)據(jù)代碼表

表中頻率數(shù)據(jù)內(nèi)容H0000——H2EE0為0～120Hz，最小單位為0.01Hz。

三、PLC及變頻器通信系統(tǒng)程序設(shè)計

1.程序構(gòu)成主要由如下幾部分組成

(1)初始化設(shè)置。程序的開始部分要對通信格式進行初始化設(shè)置，包括設(shè)定D8120及M8161，用RS指令對發(fā)送、接收緩沖區(qū)進行規(guī)定。

(2)運行操作部分。變頻器正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等運行操作，要套用通信格式A′。

(3)參數(shù)監(jiān)視部分。變頻器頻率、電流、電壓的取得要套用通信格式B。

(4)頻率設(shè)定要套用通信格式A。

(5)在同一時間，只能輸出頻率、電流、電壓參數(shù)中的1種參數(shù)，所以，要將3個數(shù)據(jù)交替輸出顯示。

2.用RS串行通信指令收發(fā)信息的程序格式

RS串行通信指令，是通信功能擴展板發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)的指令，RS串行通信指令指定可編程控制器發(fā)送數(shù)據(jù)的起始地址與元件數(shù)以及接收數(shù)據(jù)存儲用起始地址與可發(fā)接收的最大數(shù)據(jù)字數(shù)。程序格式如圖4所示。

3.元件分配表(表3)

4.根據(jù)通信格式及系統(tǒng)控制要求編寫程序(參考程序如圖5所示)

四、結(jié)束語

采用PLC通信方式控制變頻器的方法具有接線簡單，抗干擾能力強優(yōu)勢；配置人機界面，可以方便、直觀地控制變頻器的運行，監(jiān)控變頻器的運行狀態(tài)，實現(xiàn)變頻器的遠程控制。