基于无协议模式的FX1N与三菱变频器的通信

张宝霞，陈无畏

（1.滁州职业技术学院 机电系，安徽 滁州239000；2.合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥230009）

基于无协议模式的FX1N与三菱变频器的通信

张宝霞1，陈无畏2

（1.滁州职业技术学院 机电系，安徽 滁州239000；2.合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥230009）

PLC采用通信方式控制变频器工作是降低接线成本和减少外界干扰的有效方式。本文介绍了三菱FX1N系列PLC通过RS485通信模块采用无协议模式与三菱变频器FR－S520通信的设计方法和过程，并提供了相应的程序代码。

FX1N；无协议模式；变频器；通信

0 引言

近年来，可编程控制器（PLC）和变频器在工业控制领域被广泛应用。国内对变频器的控制一般是通过PLC输出端子与变频器的输入端子相连，用PLC输出的开关量信号控制变频器的启停或变换；通过模拟量信号连续调整频率（转速）。这种连接方式，PLC编程较简单，但变频器与PLC之间的接线较多，材料和安装成本较高，维修也较为复杂，而且容易在复杂的工业环境下受到干扰而误动作。

随着计算机和通信技术的发展，现在的PLC和变频器都具有通信功能，使得只需一根通信电缆就可实现PLC和变频器的连接和数据交换。目前国外设备或生产线上的PLC多采用这种通信模式来控制变频器。这种方式使变频器与PLC之间的连接非常简单，而且由于传输的是数字信号，使系统增强了抗干扰能力。但是PLC在实现两者通信上的程序比较复杂，用户需要购买PLC生产厂商提供的通讯功能包，这无疑增加了控制成本。

现在PLC都有通信指令，大部分变频器具有通信协议，用户自己完全可以使用相关指令和协议实现一些基本功能。本文的创新之处就是采用三菱PLC的无协议模式和变频器的通信协议，通过一根通信电缆实现FX1N系列PLC控制变频器FR－S520SE的运转，并读取变频器的状态。

1 FX1N的无协议模式和通信指令

在无协议模式下，用户自定义与其他串行设备通信的协议或使用其它串行设备的通信协议。由于三菱变频器规定了通信协议，FX1N必须遵守该协议才能与之通信。

FX1N系列PLC在无协议模式下的通信指令和与通信相关的控制字、标志位比较简单。FX1N的通信指令为RS指令，格式如下图1所示。

图1 RS指令格式

PLC将要发送的数据事先写入发送数据区域，并且要符合FR－S520的数据格式，对方返回的数据会自动存放在接收区域。

通信控制字是D8120，数据长度、奇偶校验、停止位、波特率和协议格式均通过D8120来设置，具体参考指令手册。

通信过程的标志位是 M8122和M8123，其中 M8122是启动发送标志位，置1后，PLC则发送数据。M8123为接收结束标志位，当PLC接收数据完成后，M8123置位。

2 FR－S520SE变频器的通信协议

FR－S520SE是三菱公司小型变频器产品之一，其规定了与计算机的通信过程及各种数据格式，其数据通信执行过程如下。

图2 计算机与变频器之间的数据通信过程

图2（a）是计算机向变频器写数据的通信过程。计算机向变频器发出要求变频器动作或修改参数的指令，变频器将站号或错误代码返回给计算机。

图2（b）是计算机从变频器读出数据的通信过程。计算机向变频器发出读取变频器各种设定参数或状态参数的指令，变频器将这些参数返回给计算机。本文用PLC代替计算机与变频器通信，同样遵循这个过程。

通信过程中，PLC和变频器之间存在通信请求数据、返回数据和应答数据三种数据，PLC与变频器通信必须遵循一定的数据格式，其数据格式如图3所示。

图3 各种数据格式

格式中的ENQ、ACK、NAK、STX、ETX分别表示通信请求、未发现数据错误、发现数据错误、数据开始、数据结束。格式中的命令代码可以通过三菱变频器的使用手册查询到。格式中的所有数据在发送过程中均需转换成ASCII码。

变频器与PLC通信还需要对相关通讯参数进行设置，如站号、波特率、停止位、奇偶校验和联网启动模式等，具体可查询三菱变频器的使用手册。

2 通信系统程序设计

本文的PLC控制变频器正转、停止、反转、读取运行频率和写入运行频率五种操作，分别由五种按钮X000、X001、X002、X003和X004控制。每按下一种按钮，PLC先将数据写入发送区域，松开按钮时，PLC发送数据，然后清空收发区，为下一次发送接收做好准备。PLC发送区为D200至D211，接收区为D500至D510。D21为总和校验值的存放区，用ADD指令实现。

以下是主要程序代码。

通信程序代码如下：

（1）设置通信参数，所有收发区域清零

（2）写入通信请求和变频器站号，计算校验和并转换成ASC码

（3）用RS指令设置收发区

（4）按下正转、停止或反转按钮，写入控制命令代码和等待时间至发送区

（5）按下正转、停止或反转按钮时，写入相应指令代码至发送区

（6）按下读取运行频率按钮，写入相应指令代码至发送区

（7）按下写入运行频率指令按钮，写入相应指令代码至发送区

（8）按钮松开时，发送通信数据，并清除数据区

（9）将收到的返回数据移到其他区域，并转换成16进制

3 结束语

经过调试，FX1N完全可以通过无协议通信模式控制变频器FR－S520的动作，读取变频器的状态。根据设备的实际工作状况，将变频器其它一些运行和监控指令加入，并在上位机上配置组态软件，组成小型DCS系统，将变频器的状态在图形界面上表示出来，将会在中小企业的工业控制系统中有很广泛的应用前景。

［1］张发玉.可编程序控制器应用技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2004.

［2］ 三菱FX系列PLC编程手册［M］.日本：三菱公司，2006.

［3］三菱变频调速器FR－S520使用手册（详细篇）［M］.日本：三菱公司，2005.

［4］阳宪惠.工业数据通信与控制网络［M］.北京：清华大学出版社，2003.

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TP332.3

：A

：1673－1794（2010）05－0057－03

张宝霞（1971－），女，合肥工业大学硕士在读，滁州职业技术学院机电系讲师。

2010－08－11