正弦變頻器同三菱PLC通訊在膠輥機械上的應(yīng)用介紹
正弦變頻器同三菱PLC通訊在膠輥機械上的應(yīng)用
摘 要：本文介紹了三菱FX系列PLC與正弦變頻器之間RS-485通訊控制及數(shù)據(jù)格式，詳細分析了通訊控制調(diào)速系統(tǒng)與一般模擬量控制調(diào)速系統(tǒng)相比的優(yōu)越性。并給出了應(yīng)用實例及其PLC程序設(shè)計的思路。
一、 引言
在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，PLC和變頻器的綜合應(yīng)用最為普遍。比較傳統(tǒng)的應(yīng)用一般是使用PLC的輸出接點驅(qū)動中間繼電器來控制變頻器的啟動、停止或是多段速，采用PLC加D/A 擴展模塊控制變頻器的頻率。采用D/A擴展模塊控制變頻器的頻率時，容易受到模擬量信號的波動和因距離不一致而造成的模擬量信號衰減不一致的影響，使整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低。從經(jīng)濟的角度來考慮，當需要控制多臺變頻器時，如果采用D/A擴展模塊，成本將是使用RS-485通訊的多倍，例如：一塊FX2N-2DA（兩路模擬量輸出模塊）價格在1000元以上，而一塊FX2N-485BD（FX系列的485通訊板）價格在200元左右。而使用RS-485通訊控制，很容易實現(xiàn)多變頻器之間的同步和比例聯(lián)動運行。該系統(tǒng)具有成本低、信號精度高（可達變頻器最高分辨率）、傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。
二、系統(tǒng)配置
膠輥機械控制系統(tǒng)共使用3臺變頻器，分別控制行走小車，主軸，擠出機的速度。要求分為自動/手動控制，觸摸屏界面為開機界面手動、自動和手動/自動選擇四個界面；自動狀態(tài)時通過在觸摸屏上選擇不同的比例來控制3臺變頻器的頻率和起停；手動狀態(tài)時可以單獨操作三臺變頻器的正反轉(zhuǎn)和頻率。
三、系統(tǒng)硬件組成和連接
根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，選用以下器件：
1． PLC選用日本三菱公司FX1N-14MR；
2． PLC485通訊擴展板FX1N-485-BD（同變頻器作通訊用）；
3． 觸摸屏為WEINVIEW MT500 5.7寸256色觸摸屏；
4． 觸摸屏同的PLC連接電纜；
5． 變頻器采用我公司自主研發(fā)的正弦SINE003系列變頻器，具有低頻轉(zhuǎn)距大，帶載能力強，保護功能完善等特點；
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圖1 觸摸屏控制界面示意圖
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圖2 硬件連接圖
四、通訊協(xié)議
正弦變頻器內(nèi)置標準RS-485通訊接口，其通訊協(xié)議格式如下表：
表1 發(fā)送、接收數(shù)據(jù)包格式
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協(xié)議格式解釋：
數(shù)據(jù)包頭：02H（數(shù)據(jù)包頭的起始字節(jié)）
從機地址：變頻器為從機，變頻器的本機地址即為PLC通訊的從機地址，由變頻器的參數(shù)設(shè)定（主機為工控計算機或PLC可編程序控制器等）。
狀態(tài)代碼：從機變頻器的狀態(tài)代碼。即參數(shù)設(shè)定狀態(tài)、運行狀態(tài)、停車狀態(tài)、故障狀態(tài)和工廠測試狀態(tài)。
狀態(tài)代碼：主機發(fā)送的命令代碼，對從機進行相應(yīng)的操作，如點動、啟動、停車、讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、清除故障等。。
數(shù)據(jù)地址：即變頻器功能代碼的地址（通訊）編號。
數(shù)據(jù)信息：數(shù)據(jù)信息的定義，范圍： 0-32000。無小數(shù)點，如：若功能代碼內(nèi)容為10.00，發(fā)送的數(shù)據(jù)為1000，若為50.0則為500。發(fā)送方式：先發(fā)高字節(jié)，再發(fā)低字節(jié)，將數(shù)據(jù)信息雙字節(jié)的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送。
異或校驗：數(shù)據(jù)含義：數(shù)據(jù)幀從機地址至數(shù)據(jù)信息的異或結(jié)果。既第 2字節(jié)第3字節(jié)異或的結(jié)果與，再與第4字節(jié)異或，以此類推至第13字節(jié)。處理結(jié)果：當校驗結(jié)果小于等于1FH，則校驗結(jié)果加20H。
數(shù)據(jù)包尾：03H（數(shù)據(jù)包的結(jié)束字節(jié)）
（從機地址、狀態(tài)代碼、狀態(tài)代碼、異或校驗的發(fā)送方式：將命令代碼的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送）
五、采用三菱FX1N系列PLC的通訊程序?qū)嵗缦拢?
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圖3 PLC通訊程序?qū)嵗?
六、變頻器參數(shù)設(shè)定
1． 控制小車的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F(xiàn)4.11=1（本機通訊站號設(shè)為1#）
2． 控制主軸的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F(xiàn)4.11=2（本機通訊站號設(shè)為2#）
3． 控制小車的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F(xiàn)4.11=3（本機通訊站號設(shè)為3#）
七、結(jié)束語
采用PLC同變頻器通訊，具有接線簡單，控制精度高，成本低等特點，特別適合對多臺變頻器的同步、比例聯(lián)動以及對變頻器頻率精度要求比較高的場合。
參考文獻：1．三菱微型可編程控制器FX系列編程手冊。
2．三菱微型可編程控制器FX通訊用戶手冊。
3．正弦SINE003系列變頻器使用說明書。
4．正弦SINE003系列變頻器計算機通訊協(xié)議。
摘 要：本文介紹了三菱FX系列PLC與正弦變頻器之間RS-485通訊控制及數(shù)據(jù)格式，詳細分析了通訊控制調(diào)速系統(tǒng)與一般模擬量控制調(diào)速系統(tǒng)相比的優(yōu)越性。并給出了應(yīng)用實例及其PLC程序設(shè)計的思路。
一、 引言
在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，PLC和變頻器的綜合應(yīng)用最為普遍。比較傳統(tǒng)的應(yīng)用一般是使用PLC的輸出接點驅(qū)動中間繼電器來控制變頻器的啟動、停止或是多段速，采用PLC加D/A 擴展模塊控制變頻器的頻率。采用D/A擴展模塊控制變頻器的頻率時，容易受到模擬量信號的波動和因距離不一致而造成的模擬量信號衰減不一致的影響，使整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低。從經(jīng)濟的角度來考慮，當需要控制多臺變頻器時，如果采用D/A擴展模塊，成本將是使用RS-485通訊的多倍，例如：一塊FX2N-2DA（兩路模擬量輸出模塊）價格在1000元以上，而一塊FX2N-485BD（FX系列的485通訊板）價格在200元左右。而使用RS-485通訊控制，很容易實現(xiàn)多變頻器之間的同步和比例聯(lián)動運行。該系統(tǒng)具有成本低、信號精度高（可達變頻器最高分辨率）、傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。
二、系統(tǒng)配置
膠輥機械控制系統(tǒng)共使用3臺變頻器，分別控制行走小車，主軸，擠出機的速度。要求分為自動/手動控制，觸摸屏界面為開機界面手動、自動和手動/自動選擇四個界面；自動狀態(tài)時通過在觸摸屏上選擇不同的比例來控制3臺變頻器的頻率和起停；手動狀態(tài)時可以單獨操作三臺變頻器的正反轉(zhuǎn)和頻率。
三、系統(tǒng)硬件組成和連接
根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，選用以下器件：
1． PLC選用日本三菱公司FX1N-14MR；
2． PLC485通訊擴展板FX1N-485-BD（同變頻器作通訊用）；
3． 觸摸屏為WEINVIEW MT500 5.7寸256色觸摸屏；
4． 觸摸屏同的PLC連接電纜；
5． 變頻器采用我公司自主研發(fā)的正弦SINE003系列變頻器，具有低頻轉(zhuǎn)距大，帶載能力強，保護功能完善等特點；
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圖1 觸摸屏控制界面示意圖
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圖2 硬件連接圖
四、通訊協(xié)議
正弦變頻器內(nèi)置標準RS-485通訊接口，其通訊協(xié)議格式如下表：
表1 發(fā)送、接收數(shù)據(jù)包格式
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協(xié)議格式解釋：
數(shù)據(jù)包頭：02H（數(shù)據(jù)包頭的起始字節(jié)）
從機地址：變頻器為從機，變頻器的本機地址即為PLC通訊的從機地址，由變頻器的參數(shù)設(shè)定（主機為工控計算機或PLC可編程序控制器等）。
狀態(tài)代碼：從機變頻器的狀態(tài)代碼。即參數(shù)設(shè)定狀態(tài)、運行狀態(tài)、停車狀態(tài)、故障狀態(tài)和工廠測試狀態(tài)。
狀態(tài)代碼：主機發(fā)送的命令代碼，對從機進行相應(yīng)的操作，如點動、啟動、停車、讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、清除故障等。。
數(shù)據(jù)地址：即變頻器功能代碼的地址（通訊）編號。
數(shù)據(jù)信息：數(shù)據(jù)信息的定義，范圍： 0-32000。無小數(shù)點，如：若功能代碼內(nèi)容為10.00，發(fā)送的數(shù)據(jù)為1000，若為50.0則為500。發(fā)送方式：先發(fā)高字節(jié)，再發(fā)低字節(jié)，將數(shù)據(jù)信息雙字節(jié)的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送。
異或校驗：數(shù)據(jù)含義：數(shù)據(jù)幀從機地址至數(shù)據(jù)信息的異或結(jié)果。既第 2字節(jié)第3字節(jié)異或的結(jié)果與，再與第4字節(jié)異或，以此類推至第13字節(jié)。處理結(jié)果：當校驗結(jié)果小于等于1FH，則校驗結(jié)果加20H。
數(shù)據(jù)包尾：03H（數(shù)據(jù)包的結(jié)束字節(jié)）
（從機地址、狀態(tài)代碼、狀態(tài)代碼、異或校驗的發(fā)送方式：將命令代碼的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送）
五、采用三菱FX1N系列PLC的通訊程序?qū)嵗缦拢?
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圖3 PLC通訊程序?qū)嵗?
六、變頻器參數(shù)設(shè)定
1． 控制小車的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F(xiàn)4.11=1（本機通訊站號設(shè)為1#）
2． 控制主軸的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F(xiàn)4.11=2（本機通訊站號設(shè)為2#）
3． 控制小車的變頻器：
F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。
F1.02=13（485計算機輸入有效），F(xiàn)4.11=3（本機通訊站號設(shè)為3#）
七、結(jié)束語
采用PLC同變頻器通訊，具有接線簡單，控制精度高，成本低等特點，特別適合對多臺變頻器的同步、比例聯(lián)動以及對變頻器頻率精度要求比較高的場合。
參考文獻：1．三菱微型可編程控制器FX系列編程手冊。
2．三菱微型可編程控制器FX通訊用戶手冊。
3．正弦SINE003系列變頻器使用說明書。
4．正弦SINE003系列變頻器計算機通訊協(xié)議。
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