刘伟一
中国有色（沈阳）冶金机械有限公司 辽宁沈阳 110000
摘要：本文详细介绍了可编程控制器和变频器利用RS485通讯组成通讯网络的及其应用.
关键词：RS485串行通讯；控制系统；可编程控制器；变频器
引言
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—D74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33011的终端电阻。
图2网络连接图
2.变频器通讯原理
变频器的通讯原理主要是包括有一步半双工的方式，在运转过程当中采取PLC为主机，变频器为重机，系统，电码的传输由主机所控制，在工作过程当中，PLC不断的向其他地方发送电码，等待其他的变频器，对阻击电码进行响应，一般而言，目前最为先进的PLC主机，能够携带较多的从机，这样的话，整个PLC控制系统就能够控制较为庞大的系统工程，在通讯过程当中，设置统一的传输格式和传输速率，这样接收的信息水平较高【1】。
2.1变频器通讯参数的设置
变频器通讯参数的设置主要是在预先安装好变频器上电之后，这天气就会自动检测相应的安装通讯模块，待进入通讯模块之后，各项参数就能够直接写出来，可按照PLC系统所提供的各种数据参数进行与外界环境参数做对比，进而匹配出最好的变频器控制参数，进行相关的参数设计。在完成变频器通讯参数设置之后，其中的PLC系统就能够实现对变频器的启停控制，通过PLC的搜索模块，直接将变频器的参数与PLC系统进行自动匹配，从而了解电机电流，速度，频率的一些实际值与PLC读取的数据模块配置周宇变频器对应的pzd过程数据即可。
2.2通讯数据的建立及程序
PLC是通过对变频器当中的pzd过程数据的读写来实现对整个变频器的控制，以及对变频器内部参数的访问，一般而言，pzd过程数据包括有几个固定的接口数据地址，同时还可以根据用户的自定义模式，对变频器的访问进行相关的参数设置，其中CW为PLC的控制字符,REF是设定的改定值，SW是状态字，ACT是实际值。具体在不同的应用场合，其设置的参数，设置的数目，设置的优先频率都有所差别。本文介绍了PLC采用现场总线方式控制变频器的优缺点。PLC采取现场总线方式控制变频器的主要优点是其传送的速度快，距离远，也能够进行远程操作，能够实现这套系统的高效率运作，而且其编程较为简单，工作较为稳定，能够直接与多台变频器进行连接。但是，这类控制器也存在着一定的缺陷，那就是由于设计过程中需要对远距离的监控设备进行操作，所以造价相对较高，相比与扩展储存器通讯控制的造价，要高出很多。所以这样的控制方式经常出现在小型工业自动化系统当中，因为采取简便的控制方法，所以在工程方案当中又有较多的同学控制优势，同时还能够省去其他数据通讯中的繁杂计算手段，大大提高工作的效率。
3.变频器数据设计
13PLC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；@PLC处理返回数据；@PLC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88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
结束语
PLC系统与各种变频器所采用的相关通讯手段，能够实现最快进行上位机操作，通过改变传统开关点出师的操作手段，提高操作的运行速率，控制速度，以及相关的精确度，并且在此基础之上，能够做实时监控变频器的重要用选参数数据的改变，让人们及时了解和掌控变频器的运行状态，而目前为止，对于总线通讯技术，在自动化控制系统中的应用是极为广泛的。
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【2】。
图5PLC程序变频器和RS485通讯部分程序
参考文献
[1]朱重阳.PLC、触摸屏、变频器之间的通信及其应用[J].机电工程技术,2018,47(04)：105-107.
[2]蒋金周,汪小利.PLC与变频器的通信控制[J].南通职业大学学报(综合版),2005(04)：30-32+39.
论文作者:刘伟一
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/17
标签：变频器论文; 通讯论文; 数据传输论文; 数据论文; 电动机论文; 方式论文; 指令论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;