PLC与变频器间的通信实现
【摘要】本文基于PLC与变频器的通信配置，对其通信过程的实现进行了分析。
【关键字】PLC；通信；变频器
0.前言
现代工业控制系统中，广泛使用PLC和变频器，比较传统的应用一般是使用PLC的输出接点驱动中间继电器控制变频器的启动、停止或是多段速；更为精确一点的一般采用PLC加D/A扩展模块连续控制变频器的运行或是多台变频器之间的同步运行。本文介绍一种PLC与变频器间的通信方法。
1.基于PLC与变频器的控制方法
1.1变频器端子的分类及其控制过程
最早的控制方法是端子控制，即通过PLC开关量的信号实现对变频器的控制。变频器的控制端子，以信号性质来分，可分为开关量信号、模块量信号和脉冲信号；以信号的输入、输出来分，可分为输入信号端子和输出信号端子；以电路性质来分，可分为数字控制端子和模拟控制端子两类。
变频器端子控制的控制过程为用可编控制程序PLC对输出信号进行控制，然后通过输出信号控制变频器的启动、停止或是多段速。这种控制方式有几个弊端，一是模拟量控制容易受干扰，传输距离也容易受限制；变频器控制越多,所需要越多的I/O点和模拟量模块，这就造成控制成本的增加。
1.2PLC模拟量
依靠PLC中的DA模拟量来控制变频器的运作的方法称为模拟量控制，即通过PLC中的DA模拟量的模块把PLC数字量变为10v以下电压信号或者4-20mA电流信号，然后传输给变频器，从而实现对变频器的控制，所以这种方法只需要改变模拟量大小，就能实现对电机的控制。这种控制方法的优点在于编程简单、稳定性高、可实现连续平滑调速。但是也有缺点，由于这种控制方法需要通过电压信号来传输，而电压容易受电缆线的影响，具体表现为当电缆线较长时，很容易出现电压下降的情况，从而影响了系统的可靠性。
1.3PLC通信控制
通讯控制方法就是采用通讯的方式对变频器进行控制的方法[2]。在实践中一般是运用RS485接口连接变频器的方式来实现这种控制的。运用这种控制方式，只需一根电缆就可完成端子控制与模拟量控制所拥有的全部功能，而且最多能对8台变频器实施监视控制。因此，它的优点是成本低、速度快、有较好的抗干扰能力可靠安全等。
2.PLC与变频器通信配置与实现
2.1通信系统硬件构成及安装方法
目前PLC使用性能较好的厂家有德国的SIEMENS公司、法国的施耐德公司、日本的三菱等，根据性价比以及被控对象的I/O点数等方面的综合考虑，本研究系统采用三菱公司的Fx2N系列的可编控制程序PLC为一台。变频器选用三菱公司的FR-E540变频器，触摸屏为三菱F940GOT系列,其RS-422端口通过电缆与PLC编程口相连。它的功率范围为：0.4-3.7KW，自动转矩提升，能实现6Hz时150%转矩输出。具有15段速，PID控制等多功能。485BD的通讯模板一块，通过通信电缆与变频器的PU接口联接起来。触摸屏为三菱F940GOT系列，其RS-422端口通过电缆与PLC编程口相连。系统的硬件配置及连接方式如图所示：
2.2通信参数设置
为准确建立通信，需要在变频器当中,设置相关参数。
首先，PLC参数设置。设置PLC与变频器RS485通信所需要的相互认可的参数。如通信站号、速率、等待时间及奇偶校验等，本系统中通信波特率为19200bps，站号为0，停止位2位、数据长度7位、奇偶校验设置为偶数，D8120值为H009F。
其次，变频器参数设置。变频器当中的通讯速率与PLC当中的传输速率的设定应当保持一致。另外，PLC与变频器之间通信时，必须对变频器进行通信参数的初始化设定，否则PLC与变频器之间不能实现数据传送。本系统相关的通信参数设置情况如下表所示：
第三，PLC通信程序设计。在通信过程里，PLC与变频器之间的通信采用主从应答的方式，其中PLC是主机，变频器是从机，所有通信皆由PLC启动，变频器处于被动状态。变频器只有在接收到PLC主机发出的命令之后，才能发送命令。变频器及PLC通信的实现是依靠电缆链接的。要实现PLC对变频器的RS485通信，需对PLC进行编程。编程方式如图所示：
程序开始通过系统初始化脉冲将PLC通信参数写入特殊寄存器D8120中,RS为通信指令，实现PLC与变频器间数据发送和接收，发送缓冲区为D200-D210，接收缓冲区为D500-D503，M10、M11和M12分别控制变频器的正向运转、停止和运行频率的写入。变频器正向运转过程是在M10的上升沿，将通信请求值送入D200，站号送入D201、D202，运行代码送入D203、D204、正向运转数据送入D205、D206，通过CCD指令的和校验计算，将和校验值转换成2位ASCII码送入D207、D208，最后在M8122置位时，RS指令将正向运转数据发送给变频器，变频器接到信号后，起动电动机正向运转。变频器的停止和运行频率的写入过程与正向运转过程雷同，只是频率的写入是通过触摸屏将频率值先置入到D400中，在数据传输时，再将D400中的频率值转换成4位ASCII送入D205-D208。
3.结束语
随着工业控制中电气传动技术的飞速发展，变速调控技术日益成为工业控制中的主流之一，可编程控制器与交流变频技术的结合，对传统工业控制模式的影响十分深远。本文所讨论的三菱PLC与三菱变频器的通信控制方法在现实中已经得到了广泛的应用。实践表明，系统安全可靠、通信稳定，效果很好。可有效实现多台的电机系统调速控制，推动工农业不断发展前进。
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