触摸屏、PLC及变频器通讯技术

惠州工业科技学校 周彩云

一、前言

在PLC对变频器的常规控制中，变频器对PLC的输入信号和PLC对变频器的控制信号占用了PLC较多的输入/输出点，需要添加数/模转换和模/数转换特殊功能模块。这种控制模式增加了变频器的控制成本。另外变频器还需要繁琐的控制线路配线，由此还影响了变频器的运行稳定性，增添了系统开发的时间。

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，只需要一根通信电缆就能实现PLC和变频器的连接和数据交换。目前国外设备和生产线上的PLC多采用这种通信方式来控制变频器。这种方式使变频器与PLC之间的连接相当简单，而且由于传输是数字信号，使系统的抗干扰能力增强。

现在的PLC都有通信指令，大部分变频器具有通信协议，用户可使用相关指令和协议实现一些基本功能。本文采用三菱PLC的无协议模式和变频器FR-A740运转，并读取变频器的各种状态。

二、三菱系列变频器与PLC的RS-485通信

1.通信格式

(1)从PLC发送数据到变频器，写入数据时可根据通信的需要，选择使用格式A或格式A′；读数据时，使用格式B。如图1所示。

(2)从变频器返回数据到PLC时，如果通信没有错误，计算机接收请求时，从变频器返回的数据格式为C、E、E′；PLC拒绝请求时，从变频器返回的数据格式为D、F。

(3)PLC根据返回数据应答变频器，当使用格式B时，PLC可检查出从变频器返回的应答数据有无错误并通知变频器，没有发现错误时使用格式G，发现错误时使用格式H。其它格式可查变频器手册。

表1 变频器参数设置

表3 元件分配表

图1 通信格式

图2 系统连接图

图3 触摸屏画面

图4 通信程序格式

图5

2.系统配置及连接

系统由PLC、变频器、触摸屏、通信接口和电缆组成如图2所示。系统通过通信接口与电缆连接，1)电脑与触摸屏GT1155间使用FX2232CAB-1电缆相连；2)触摸屏与PLC间使用FX-50DU-CAB0电缆相连；3)PLC与变频器FR-A740间通过FX2N—485BD通信板卡使用RS485通信电缆连接。三菱变频器的操作面板接口即PU口是一个RS2485串行数据通讯接口，在三菱FX系列PLC通信扩展口上安插一个RS2485通讯板卡(型号：FX2N24852BD)，再配备1根5芯的通讯电缆，将变频器485通讯接口同PLC的485通讯板卡相连接就能够实现PLC与变频器的RS2485通讯。

3.系统控制要求

利用PLC与变频器的串行通信，控制变频器的正转、反转、停止运行；能在触摸屏上改变变频器的运行频率及设定上限频率，而且当运行频率超过上设定上限频率时能实现停机；在触摸屏上显示变频器的运行频率、电流、电压。触摸屏的的画面如图3所示。

4.变频器的通信相关参数设置（设定前请清除所有参数）

(1)变频器参数设置见表1。

为正确建立通信，通信参数必须在变频器初始化中设定，如果没有初始化设定或有错误设定，将不能通信。设置参数后，须将变频器断电再送电，以使参数设置生效。

变频器参数Pr123等待时间设为9999，则在编程时时间要占用一个单元。

(2)三菱FR-A540变频器数据代码表(表2)

表2 三菱FR-A540变频器数据代码表

表中频率数据内容H0000——H2EE0为0～120Hz，最小单位为0.01Hz。

三、PLC及变频器通信系统程序设计

1.程序构成主要由如下几部分组成

(1)初始化设置。程序的开始部分要对通信格式进行初始化设置，包括设定D8120及M8161，用RS指令对发送、接收缓冲区进行规定。

(2)运行操作部分。变频器正转、反转、停止等运行操作，要套用通信格式A′。

(3)参数监视部分。变频器频率、电流、电压的取得要套用通信格式B。

(4)频率设定要套用通信格式A。

(5)在同一时间，只能输出频率、电流、电压参数中的1种参数，所以，要将3个数据交替输出显示。

2.用RS串行通信指令收发信息的程序格式

RS串行通信指令，是通信功能扩展板发送和接收串行数据的指令，RS串行通信指令指定可编程控制器发送数据的起始地址与元件数以及接收数据存储用起始地址与可发接收的最大数据字数。程序格式如图4所示。

3.元件分配表(表3)

4.根据通信格式及系统控制要求编写程序(参考程序如图5所示)

四、结束语

采用PLC通信方式控制变频器的方法具有接线简单，抗干扰能力强优势；配置人机界面，可以方便、直观地控制变频器的运行，监控变频器的运行状态，实现变频器的远程控制。