论文导读：在PLC 和变频器综合应用的教学当中，比较传统的应用一般是使用PLC的硬接点输出控制变频器的运行及停止，使用多段速度或D/A输出控制变频器的转速变化，在这种应用方式中，PLC与变频器通过外部接线完成连接，不能进行内部数据的传输。本文探讨了在实训教学中，如何利用RS-485BD通讯模块，将三菱FX系列PLC与三菱A系列变频器建立RS-485通讯，通过PLC控制变频器的正转、反转、停止、读取和更改变频器当前的运行频率。
关键词：串口通信，RS-485半双工，通讯协议，参数设定
1. 概述
①传统模拟接口通讯
在此种应用方法中，PLC和变频器之间需要连接较多的导线，利用PLC的输出点去控制变频器的STF、STR、RM、RH、RL等端子，以实现电机的正转、反转以及多段速度控制。此种方法连线较多且不能完成变频器的平滑调速，须另加DA模块，成本较高；此外，要增加控制变频器的数量，除了要求PLC的输出点能够满足要求以外，还必须增加数倍烦琐的接线工作。
②RS-485通讯方法
使用RS-485通讯控制，仅通过一条通讯电缆连接，无须其他外部接线，不占用PLC的输出口。不但能完成原有功能，还能进行内部的数据通讯，可方便地从变频器中获取所驱动电动机的各种电参数如：运行频率、电流、电压、功率等等。配以人机界面的话，可将上述电参数直接显示在人机界面上。此外，还可方便增加控制变频器的数量，形成总线控制。
2. RS-485网上设备体系通讯简析
RS-485是从RS-422基础上发展而来的串行通讯接口标准，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿，是一种符合工业通讯标准的数据传输总线。它是美国电子工业协会（EIA）制定的平衡发送、平衡接收的标准异步串行总线。RS-485为半双工通讯，某一时刻两个站中，只有一个站可以发送数据，而另一个站只能接收数据，发送电路必须有使能端加以控制。RS-485串行通讯方式传输数据的线路少，易于实现和扩展，传输距离远，最大传输距离可达3000米；它的通讯速率高，数据最高传输速率为10Mbps；它还具有强抗干扰能力，软硬件支持丰富，与现场仪表接口简单等特点，目前已得到广泛应用。它易于实现一对多点的通讯，接口总线上可连接多达32个设备。RS485可以采用二线或四线方式。二线制可以实现真正的多点双向通讯，其中的使能信号控制数据的发送和接收。
3. 实训系统软硬件组成
实训系统硬件组成有：三菱FX2N-48MR PLC；FX-2N-485-BD通讯模块；三菱FR-A540变频器；F940GOT触摸屏；FX-232CAB-1和FX-500DU-DABO通讯线缆。软件组成有：FX-PCS/WIN-C PLC编程软件；FX-PCS-DU/WIN-C触摸屏编辑软件。在实训教学中，实习指导老师应将硬件的连线要求讲解清楚。同时，学生也应该提前熟悉以上编程软件的使用方法。
4. 变频器的通讯协议格式和参数设定方式
通信协议是通信双方按照一定的数据格式交换数据的一种约定，通信双方均按照这种格式进行发送和接收。通讯协议包括：1）从PLC到变频器的通讯请求数据；2）数据写入时，从变频器到PLC的应答数据；3）数据读出时，从变频器到PLC的应答数据；4）数据读出时，从PLC到变频器的发送数据。在PLC编程时，所有协议一定要严格按照通讯格式要求编写。
要实现通讯还需要对变频器的参数进行设置，如果没有进行初始化设定或有一个错误的设定，数据将不能进行传输。需要设置的参数号有：Pr.79、Pr.117~Pr.124。同时要注意：每次参数初始化设定完毕或更改参数以后，需要手动复位变频器，以使设置生效。
5. PLC编程
使用十六进制数，数据在PLC和变频器之间使用ASCII码传输。根据实训控制要求，以控制变频器正、反转和停止；读取变频器当前的运行频率；更改变频器的运行频率为实例，进行编程。
①选择数据模式
通过特殊继电器M8161来选择数据处理为16位模式还是8位模式。M8161=OFF为16位数据模式；M8161=ON为8位数据模式。此次设计中采用8位模式。
②设置通讯格式
通过特殊寄存器D8120来设置通讯格式。我们设置为D8120=H0C96。免费论文网。此数据二进制为0110B，相关的数据含义为：7位数据长、偶校验、1位停止位、19.2k传输速率、无起始符、无终止符、调制解调器模式、无和校验。免费论文网。该特殊寄存器D8120可采用MOV指令赋值，相关的指令为：MOV H0C96 D8120。
③通过RS指令进行发送和接收数据
RS指令是对串口进行初始化，定义数据发送和接收的区域范围，存放在数据寄存器D里面。相关的指令为：RSD10 K12 D30 K13。即定义D10~D21为数据的发送区，D30~D42为数据的接收区。
④通讯数据代码
根据变频器工作方式代码，进行变频器控制编程，相关的控制项目可在变频器通讯手册查阅。在编写这一段程序时，需要特别向学生说明：PLC向变频器发送数据时，相关的指令编写完毕，要手动使M8122置一，启动串行发送。免费论文网。数据发送完毕，M8122是自动复位的；如果是变频器向PLC发送数据，特殊继电器M8123是自动置一开启发送串行数据的。数据接收完毕，编写相关的指令处理数据后，要将M8123手动复位。这一点在编程的时候要特别的注意。
⑤编制、运行程序
在分段讲解完各控制程序以后，实习指导老师应指导学生编制完整PLC控制程序，该程序要能实现变频器的正转、反转、停止、读取和更改变频器当前的运行频率。同时，让学生制作GOT画面，通过触摸屏和PLC控制变频器，显示当前的运行频率值。
6. 结束语
本文讨论了在实训教学中，三菱FX系列PLC与三菱A系列变频器进行RS-485通讯的编程方式和应用方法。通过对实训操作设备的改造与应用，去除了原有设备间复杂繁琐的连线，在编程方式上更加的深入了，充分地体现了工控设备间串行通讯的优点。有助于学生了解RS-485串行通讯方式，掌握三菱FX系列PLC与三菱A系列变频器串口通讯的方法。
参考文献：
[1] 梁耀光 余文烋 .《电工新技术教程》﹒ 中国劳动社会保障出版社
[2] 龚仲华 史建成 孙毅﹒《三菱FX/Q系列PLC应用技术》﹒ 人民邮电出版社
[3] 三菱公司﹒FX特殊功能应用模块用户手册
|
