PLC与变频器RS-485串行通讯控制

梁和清，吕 阳，王昊诚，王 瑞，邱正波

（扬州锻压机床股份有限公司，江苏 扬州 225128）

随着工业现场控制技术的不断发展，通过变频器实现电动机调速已成为电机调速的主要方式。目前许多变频器都附带了串行通讯功能，这样由变频器与上位控制器组成的串行通讯控制系统比传统的端子接线控制方式有了更强的抗干扰能力，更高的传输速率，并且可以很方便地实现一台上位控制器对多台变频器参数的控制。下面就以最为普及的人机界面HMI+PLC对变频器进行穿透通讯控制的方式进行说明，本文使用了三菱FX3G系列PLC通过RS485串行通讯来控制FR-A740和FR-D740变频器。

1 控制系统组成和应用原理

三菱FX3G系列PLC中有专用RS485BD通讯板，它直接与FX3G系列PLC连接，可应用于以下数据传输。

非协议数据传输。这种方式由于RS485BD内没有缓冲内存，数据的接收和发送通过PLC的通讯指令RS485所确定的PLC数据寄存器实现。

专用协议数据传输和带有RS485通讯单元的数据传输。可在1：N基础上用此协议实现。

并行传输。1：1方式实现FX3G控制器内100个辅助继电器10个数据寄存器的数据传输。

N：N网络数据传输。与FX3G控制器可在N：N的基础上进行。

非协议数据传输使用灵活，很容易与其他具有RS485通讯接口的电器设备组建网络。本应用所使用的数据传输为非协议数据传输，并采用全双工通讯方式。对于在系统中采用RS485BD时，可以实现的通讯长度最大为50m。在一种机械压力专机上我们采用了一台PLC，一台人机界面和两台变频器。其中一台为FR-A740矢量型变频器用于拖动主电动机；另一台为FR-D740简易型变频器用于拖动小马达。

其系统构成框图如图1所示。

图1 系统框图

其中，人机介面与PLC之间采用RS422C接口，使用其内部专用的通讯协议进行数据传输。在这里，我们主要讨论PLC与变频器之间RS485通讯技术的应用。

本系统采用全双工通讯方式，并把PLC作为主站，A740作为从站，另D740作为从站一。这种非协议数据传输的网络中可以有32个从站。本应用的网络连接图如图2所示。

其中，为了增加通讯的抗干扰能力，就在通讯站的SDA与SDB和RDA与RDB之间连接阻值为330Ω的终端电阻。

图2 网络连接图

表1 变频器FR-D740参数的设定

2 参数设置

为在网络内各站之间应用RS485进行数据传送和接收，包括传送速度（波特率）和奇偶性的传送方式，必须预先定义好各子站都支持的数据格式。数据格式的定义通常需要专门的寄存器和相应的参数来设定。

如表1、表2所示，为了使PLC和变频器能够进行正确的RS-485通讯，必须设置相互认可的参数，使得通讯的数据帧一致。对于0号从站变频器FR-D740可以通过对参数Pr117～124的设定和1号从站变频器FR-A740通过对参数Pr331～341的设定，来定义通讯数据的格式。FR-D740和FRA740变频器的通讯参数可以通过面板设置，变频器设置参数如表1和表2所示。

表2 变频器FR-A740参数的设定

FX3G的通讯参数设置比较独特，省去了对专用通讯寄存器的设置，直接通过三菱软件GX-Works2，按照步骤[PLC参数]-[PLC系统参数设置（2）]-[CH1]-[进行通信设置]进行PLC通讯参数的设置，需要注意PLC中的各参数要与变频器参数设置一致，否则将出现通讯故障。在GX-Works2中进行串口-参数设置的具体情况，如图3所示。

图3 PLC串口参数设置

3 变频器数据设计

PLC对变频器的通讯可分为5个阶段：①PLC通讯请求发送到变频器；②变频器数据处理；③从变频器返回数据给PLC；④PLC处理返回数据；⑤PLC再次返回应答。十六进制数据在PLC与变频器之间使用ASCⅡ码传输。在完成不同的指令功能时通讯格式不一样，常用的指令有IVDR（运行频率写入）、H6F（输出频率）、HFA（运行）指令。

4 通讯编程

本通讯网络系统中，在人机界面内可以控制主电机和吹风电动机的启动、停止和速度设定；还可以监视主电动机和吹风电动机的运行速度，变频器的输出电压、电流。当变频器出现故障时，还可以显示相关的故障内容。对整个系统的操作和维护提供很大的便利，利用三菱软件GT-Designer编写人机界面如图4所示。

图4 人机界面

当驱动条件M8000处于OFF到ON时，IVDR指令将频率写入变频器，但是电动机还不能够运转，需要向变频器发送HFA指令，该指令可控制电机正、反转和停止，IVCK指令可以读出变频器实时的状态、频率和电流。具体的指令写法和编程思想在此不详细说明。以下为利用三菱软件GX-Works2编写的部分程序，如图5所示。

5 结束语

通过上述方式编写的PLC与变频器串行通讯控制程序，在机械压力机控制系统中得到了应用。实践证明，可以利用串行通讯控制技术得到电机的任意需要转速，并实时监视主电动机和吹风电动机的运行速度，变频器的输出电压、电流，而且只需要一根双绞线，就能控制多台变频器，简化了现场接线，极大地提高了抗电磁干扰能力。

图5 PLC程序变频器和RS485通讯部分程序