基于三菱FX3U系列PLC與MR-J2S-A的通信控制

黃誠(chéng)

（廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510635）

1.引言

MR-J2S-A系列的伺服驅(qū)動(dòng)器支持RS422/RS232C串行通信功能，通過(guò)該功能可實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的運(yùn)行控制、參數(shù)的修改和監(jiān)視等功能。三菱FX3U系列PLC可在CPU左側(cè)擴(kuò)展通信口安裝通信模塊實(shí)現(xiàn)與外部智能設(shè)備的串行通行。將FX3U系列PLC與MR-J2S-A進(jìn)行通信連接，則可對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行非常便利的控制，當(dāng)不具備晶體管輸出的CPU時(shí)，可通過(guò)通信的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服的定位控制；同時(shí)在PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器的距離較遠(yuǎn)、傳送環(huán)境比較復(fù)雜、采用高速脈沖輸出控制伺服系統(tǒng)將可能出現(xiàn)脈沖信號(hào)干擾失真的情況，通信方式控制伺服系統(tǒng)便有較大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镕X3U的通信擴(kuò)展板的通信距離可長(zhǎng)達(dá)500米，且具有較強(qiáng)的抗干擾能力，即降低了遠(yuǎn)距離控制的成本，也增加了遠(yuǎn)程伺服系統(tǒng)控制的可靠性及穩(wěn)定性。本文針對(duì)FX3U與MR-J2S-A伺服驅(qū)動(dòng)器的通信做詳細(xì)描述。

2.FX3U系列PLC與MR-J2S-A伺服驅(qū)動(dòng)器通信的硬件接線

FX3U系列PLC與MR-J2S-A的伺服驅(qū)動(dòng)器通信的硬件接線如圖1所示，由于FX3U主單元模塊不具備擴(kuò)展通信功能，故在它的擴(kuò)展口需接上FX3U-485-BD模塊，與RS485/232模塊的485端相連。為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的通信，需在485網(wǎng)絡(luò)的兩終端模塊中增加110歐的偏置電阻以消除通信電纜中的信號(hào)反射，否則485網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸將可能出現(xiàn)混亂，F(xiàn)X3U-485-BD模塊內(nèi)置了采用半雙工接線的110歐的偏置電阻和全雙工接線的330歐偏置電阻，可通過(guò)模塊上的選擇撥位開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。伺服驅(qū)動(dòng)器端通過(guò)MR-CPCATCBL3M電纜與RS485/232模塊的232端相連。采用三菱觸摸屏GT-1150-QBBD-C對(duì)PLC發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服系統(tǒng)的運(yùn)行控制、參數(shù)的修改和監(jiān)視。

圖1 FX3U系列PLC與MR-J2S-A的伺服驅(qū)動(dòng)器通信的硬件接線

3.三菱FX系列PLC與MR-J2S-A伺服驅(qū)動(dòng)器鏈接通信

3.1 控制任務(wù)

要求FX3UPLC能以通信的方式實(shí)現(xiàn)MR-J2S-A伺服系統(tǒng)的運(yùn)行控制、參數(shù)的修改和監(jiān)視。

3.2 任務(wù)分析

和大多數(shù)的通信任務(wù)解決方案一致，在配置好硬件，接線完畢后，必須先讓PLC和伺服驅(qū)動(dòng)器的通信參數(shù)設(shè)為一致，然后根據(jù)控制任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式分析，最后進(jìn)行PLC程序的編寫和調(diào)試。

（1）通信參數(shù)的設(shè)定

三菱MR-J2S-A伺服驅(qū)動(dòng)器通信采用的數(shù)據(jù)幀格式是固定的11位，其中起始位和停止位各1位，數(shù)據(jù)位為8位，采用偶校驗(yàn)1位，數(shù)據(jù)傳送時(shí)采用ASCII碼的方式。除此之外還涉及到的通信參數(shù)主要有：通信速度、通信方式選擇、通信延遲時(shí)間、站號(hào)設(shè)定和站號(hào)協(xié)議選擇。

其中通信速度、通信方式選擇、通信延遲時(shí)間均由伺服驅(qū)動(dòng)器的NO.16號(hào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，站號(hào)和站號(hào)協(xié)議選擇分別由NO.15和NO.53進(jìn)行設(shè)定。其設(shè)定的意義如下圖2所示。

本任務(wù)將參數(shù)設(shè)置為：

圖2 NO.16號(hào)參數(shù)的設(shè)定意義

FX3UPLC欲能與三菱MR-J2S-A伺服驅(qū)動(dòng)器通信，應(yīng)當(dāng)設(shè)置與其對(duì)應(yīng)的通信參數(shù)。通過(guò)D8120可以對(duì)PLC通信參數(shù)進(jìn)行快速設(shè)定，本任務(wù)設(shè)定D8120=H0087（數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度為8位，停止位為1位，偶校驗(yàn)，波特率為9600bps）。需要注意的是D8120設(shè)定完成后需斷電PLC后重啟方能起效。

（2）MR-J2S-A伺服驅(qū)動(dòng)器鏈接通信的數(shù)據(jù)格式

①PLC向伺服驅(qū)動(dòng)器寫入?yún)?shù)數(shù)據(jù)時(shí)，其數(shù)據(jù)格式如下圖3所示。和校驗(yàn)是對(duì)通信開(kāi)始SOH（01H）和STX(02H)除外的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行求和。

圖3 PLC向伺服驅(qū)動(dòng)器寫入?yún)?shù)數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)格式

對(duì)參數(shù)的寫入指令為84（ASCII），寫入?yún)?shù)號(hào)范圍為00-54，參數(shù)號(hào)為16進(jìn)制，必須轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制后和參數(shù)號(hào)對(duì)應(yīng)。如要向0號(hào)站伺服驅(qū)動(dòng)器的NO.11(加速時(shí)間常數(shù))修改為

2000ms，則應(yīng)該發(fā)送數(shù)據(jù)如圖4所示數(shù)據(jù)。

圖4 將NO.11號(hào)參數(shù)值修改為2000ms的數(shù)據(jù)格式

②PLC讀取伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)時(shí)，其數(shù)據(jù)格式如圖5所示。

圖5 PLC讀取伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)時(shí)的數(shù)據(jù)格式

對(duì)參數(shù)的讀取指令為05（ASCII），讀入?yún)?shù)號(hào)范圍為00-54，參數(shù)號(hào)為16進(jìn)制，必須轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制后和參數(shù)號(hào)對(duì)應(yīng)。如0號(hào)站伺服驅(qū)動(dòng)器的NO.12(減速時(shí)間常數(shù))為1500ms，則對(duì)應(yīng)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)格式如圖6所示。

圖6 讀取值為1500ms的NO.12號(hào)參數(shù)的數(shù)據(jù)格式

③PLC控制伺服系統(tǒng)試運(yùn)行

PLC控制伺服系統(tǒng)試運(yùn)行的數(shù)據(jù)格式與PLC向伺服驅(qū)動(dòng)器寫入?yún)?shù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式是一致的，如圖3所示。但流程上會(huì)復(fù)雜一些，同時(shí)還需做到在運(yùn)行期間必須保持通信不中斷，否則伺服將減速停止并處于鎖定狀態(tài)。試運(yùn)行流程如圖7所示。

圖7 PLC控制伺服系統(tǒng)試運(yùn)行的流程

3.3 PLC程序設(shè)計(jì)

PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)通信參數(shù)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，包括波特率、起始位、停止位、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、奇偶校驗(yàn)等，而且通信參數(shù)設(shè)定好后，若要通信參數(shù)設(shè)置生效，必須將PLC斷電后重新上電。由于伺服驅(qū)動(dòng)器的通信協(xié)議是采用ASCII碼的傳輸方式，對(duì)于十六進(jìn)制數(shù)與ASCII碼的轉(zhuǎn)換，完全可以用“ASC”指令對(duì)所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣就不需要對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一一轉(zhuǎn)換，既可以提高程序的編寫速度，也可以增加程序的可閱讀性與移植性，美觀簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)。但有一不足的是，“ASC”指令占用的程序步數(shù)相對(duì)較大，過(guò)度使用會(huì)導(dǎo)致程序掃描周期延長(zhǎng)，對(duì)于一些分散不連續(xù)的數(shù)據(jù)，建議不使用“ASC”指令進(jìn)行ASCII碼的轉(zhuǎn)換，這種情況下可采用常用的“MOV”指令。本任務(wù)完成在觸摸屏上按下點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)后電機(jī)以200r/min的速度正轉(zhuǎn)，按下讀取參數(shù)按鈕，讀取NO.3參數(shù)值，在NO.4輸入值并按確定修改NO.4參數(shù)的值。PLC程序如圖8所示。

圖8 FX3UPLC與MR-J2S-A伺服通信控制程序

4.結(jié)語(yǔ)

使用三菱MR-J2S-A鏈接通信，連接PLC和HMI后，使得系統(tǒng)的控制變得相當(dāng)直觀，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。通信控制伺服系統(tǒng)，不但可以修改與讀取伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)、點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行、定位運(yùn)行、狀態(tài)顯示、讀取報(bào)警履歷、復(fù)位報(bào)警，還可以實(shí)時(shí)修改運(yùn)行速度等，最重要的是接線簡(jiǎn)單，大大降低了伺服系統(tǒng)的控制成本，通信參數(shù)設(shè)定簡(jiǎn)單，但程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，要求編程者對(duì)通信及伺服協(xié)議具有較深的理解。

[1]三菱電機(jī).三菱M R-J2 S-A使用手冊(cè).三菱株式會(huì)社,2003.

[2]李金城.PLC模擬量與通信控制應(yīng)用實(shí)踐[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

[3]廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.