在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，最為常見的是PLC和變頻器的組合應用，并且產(chǎn)生了多種多樣的PLC控制變頻器的方法，其中采用RS-485通訊方式實施控制的方案得到廣泛的應用：因為它抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠且造價低廉。但是，RS-485的通訊必須解決數(shù)據(jù)編碼、求取校驗和、成幀、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的奇偶校驗、超時處理和出錯重發(fā)等一系列技術問題，一條簡單的變頻器操作指令，有時要編寫數(shù)十條PLC梯形圖指令才能實現(xiàn)，編程工作量大而且繁瑣，令設計者望而生畏。

　　本文介紹一種非常簡便的三菱FX系列PLC通訊方式控制變頻器的方法：它只需在PLC主機上安裝一塊RS-485通訊板或掛接一塊RS-485通訊模塊； 在PLC的面板下嵌入一塊造價僅僅數(shù)百元的“功能擴展存儲盒”，編寫4條極其簡單的PLC梯形圖指令，即可實現(xiàn)8臺變頻器參數(shù)的讀取、寫入、各種運行的監(jiān)視和控制，通訊距離可達50m或500m。這種方法非常簡捷便利，極易掌握。本文以三菱產(chǎn)品為范例，將這種“采用擴展存儲器通訊控制變頻器”的簡便方法作一簡單介紹。

　　二、三菱PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置

　　1、系統(tǒng)硬件組成

　　如圖1~圖3所示。

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圖1 三菱PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置

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圖2 FX2N-485-BD通訊板外形圖

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圖3 三菱變頻器 PU插口外形及插針號

FX2N系列PLC(產(chǎn)品版本V 3.00以上)1臺(軟件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版)；FX2N-485-BD通訊模板1塊(最長通訊距離50m)；或FX0N-485ADP通訊模塊1塊+FX2N-CNV-BD板1塊(最長通訊距離500m)；FX2N-ROM-E1功能擴展存儲盒1塊(安裝在PLC本體內(nèi))帶RS485通訊口的三菱變頻器8臺(S500系列、E500系列、F500系列、F700系列、A500系列、V500系列等，可以相互混用，總數(shù)量不超過8臺；三菱所有系列變頻器的通訊參數(shù)編號、命令代碼和數(shù)據(jù)代碼相同。)；RJ45電纜(5芯帶屏蔽)；終端阻抗器(終端電阻)100Ω；選件：人機界面(如F930GOT等小型觸摸屏)1臺。

　　2、硬件安裝方法

　　(1) 用網(wǎng)線專用壓接鉗將電纜的一頭和RJ45水晶頭進行壓接；另一頭則按圖1～圖3的方法連接FX2N-485-BD通訊模板，未使用的2個P5S端頭不接。
(2) 揭開PLC主機左邊的面板蓋, 將FX2N-485-BD通訊模板和FX2N-ROM-E1功能擴展存儲器安裝后蓋上面板。

　　(3) 將RJ45電纜分別連接變頻器的PU口，網(wǎng)絡末端變頻器的接受信號端RDA、RDB之間連接一只100Ω終端電阻，以消除由于信號傳送速度、傳遞距離等原因，有可能受到反射的影響而造成的通訊障礙。

3、變頻器通訊參數(shù)設置

　　為了正確地建立通訊，必須在變頻器設置與通訊有關的參數(shù)如“站號”、“通訊速率”、“停止位長/字長”、“奇偶校驗”等等。變頻器內(nèi)的Pr.117~Pr.124參數(shù)用于設置通訊參數(shù)。參數(shù)設定采用操作面板或變頻器設置軟件FR-SW1-SETUP-WE在PU口進行。

　　4、變頻器設定項目和指令代碼舉例

　　如表1所示。參數(shù)設定完成后, 通過PLC程序設定指令代碼、數(shù)據(jù)和開始通訊, 允許各種類型的操作和監(jiān)視。

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5、變頻器數(shù)據(jù)代碼表舉例

　　如表2所示。

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6、PLC編程方法及示例

　　(1) 通訊方式

　　PLC與變頻器之間采用主從方式進行通訊，PLC為主機，變頻器為從機。1個網(wǎng)絡中只有一臺主機，主機通過站號區(qū)分不同的從機。它們采用半雙工雙向通訊，從機只有在收到主機的讀寫命令后才發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　(2) 變頻器控制的PLC指令規(guī)格

　　如表3所示。

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(3) 變頻器運行監(jiān)視的PLC語句表程序示例及注釋

　　LD M8000 運行監(jiān)視；EXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10：運行監(jiān)視指令；K0：站號0；H6F：頻率代碼(見表1)； D0：PLC讀取地址(數(shù)據(jù)寄存器)。指令解釋：PLC一直監(jiān)視站號為0的變頻器的轉速(頻率)。

　　(4) 變頻器運行控制的PLC語句表程序示例及注釋
　　LD X0 運行指令由X0輸入；
　　SET M0 置位M0輔助繼電器；
　　LD M0

　　EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11：運行控制指令； K0：站號0；HFA：運行指令(見表1)； H02：正轉指令(見表1)。
AND M8029 指令執(zhí)行結束；
　　RST M0 復位M0輔助繼電器。
　　指令解釋：PLC向站號為0的變頻器發(fā)出正轉指令。
(5) 變頻器參數(shù)讀取的PLC語句表程序示例及注釋
　　LD X3 參數(shù)讀取指令由X3輸入；
　　SET M2 置位M2輔助繼電器；
　　LD M2
　　EXTR K12 K3 K2 D2 EXTR K10：變頻器參數(shù)讀取指令； K3：站號3；K2：參數(shù)2-下限頻率(見表2)； D2：PLC讀取地址(數(shù)據(jù)寄存器)。
　　OR RST M2 復位M2輔助繼電器。
　　指令解釋：PLC一直讀取站號3的變頻器的2號參數(shù)-下限頻率。

　　(6) 變頻器參數(shù)寫入的PLC語句表程序示例及注釋
　　LD X1 參數(shù)變更指令由X3輸入；
　　SET M1 置位M1輔助繼電器；
　　LD M1
　　EXTR K13 K3 K7 K10 EXTR K13：變頻器參數(shù)寫入指令；K3：站號3；K7：參數(shù)7-加速時間(見表2)；K10：寫入的數(shù)值。
　　EXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13：變頻器參數(shù)寫入指令；K3：站號3；K8：參數(shù)8-減速時間(見表2)； K10：寫入的數(shù)值。
　　AND M8029 指令執(zhí)行結束；
　　RST M1 復位M1輔助繼電器。
　　指令解釋：PLC將站號3的變頻器的7號參數(shù)-加速時間、8號參數(shù)-減速時間變更為10。

三、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評述與對比

　　1、PLC的開關量信號控制變頻器

　　PLC(MR型或MT型)的輸出點、COM點直接與變頻器的STF(正轉啟動)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、輸入端SG等端口分別相連。PLC可以通過程序控制變頻器的啟動、停止、復位； 也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合實現(xiàn)多段速度運行。但是，因為它是采用開關量來實施控制的，其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線，也無法實現(xiàn)精細的速度調(diào)節(jié)。這種開關量控制方法，其調(diào)速精度無法與采用擴展存儲器通訊控制的相比。

　　2、PLC的模擬量信號控制變頻器

　　硬件：FX1N型、FX2N型PLC主機，配置1路簡易型的FX1N-1DA-BD擴展模擬量輸出板； 或模擬量輸入輸出混合模塊FX0N-3A； 或兩路輸出的FX2N-2DA； 或四路輸出的FX2N-4DA模塊等。

　　優(yōu)點： PLC程序編制簡單方便，調(diào)速曲線平滑連續(xù)、工作穩(wěn)定。

　　缺點： 在大規(guī)模生產(chǎn)線中，控制電纜較長，尤其是DA模塊采用電壓信號輸出時，線路有較大的電壓降，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。另外，從經(jīng)濟角度考慮，如控制8臺變頻器，需要2塊 FX2N-4DA模塊，其造價是采用擴展存儲器通訊控制的5～7倍

3、PLC采用RS-485無協(xié)議通訊方法控制變頻器

　　這是使用得最為普遍的一種方法，PLC采用RS串行通訊指令編程。

　　優(yōu)點：硬件簡單、造價最低，可控制32臺變頻器。

　　缺點：編程工作量較大。從本文的第二章可知：采用擴展存儲器通訊控制的編程極其簡單，從事過PLC編程的技術人員只要知道怎樣查表，僅僅數(shù)小時即可掌握，增加的硬件費用也很低。這種方法編程的輕松程度，是采用RS-485無協(xié)議通訊控制變頻器的方法所無法相比的。