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PLC控制變頻器的N種方法

中小型電機SMEMS2020-07-09 16:06:21


在工業自動化控制系統中,最為常見的是PLC和變頻器的組合應用,并且產生了多種多樣的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的通訊必須解決數據編碼、求取校驗和、成幀、發送數據、接收數據的奇偶校驗、超時處理和出錯重發等一系列技術問題,一條簡單的變頻器操作指令,有時要編寫數十條PLC梯形圖指令才能實現,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8臺變頻器參數的讀取、寫入、各種運行的監視和控制,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。


1、三菱PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的系統配置


1.1 系統硬件組成

FX2N系列PLC(產品版本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);

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,總數量不超過8臺;三菱所有系列變頻器的通訊參數編號、命令代碼和數據代碼相同。);

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。


1.2 硬件安裝方法

(1) 用網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。


1.3 變頻器通訊參數設置

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如“站號”、“通訊速率”、“停止位長/字長”、“奇偶校驗”等等。變頻器內的Pr.117~Pr.124參數用于設置通訊參數。參數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。


1.4 變頻器設定項目和指令代碼舉例


1.5 變頻器數據代碼表舉例


1.6 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個網絡中只有一臺主機,主機通過站號區分不同的從機。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送數據。


(2) 變頻器控制的PLC指令規格


(3) 變頻器運行監視的PLC語句表程序示例及注釋

LD M8000 運行監視;

EXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10:運行監視指令;K0:站號0;H6F:頻率代碼(見表1); D0:PLC讀取地址(數據寄存器)。

指令解釋:PLC一直監視站號為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 H02:正轉指令。

AND M8029 指令執行結束;

RST M0 復位M0輔助繼電器。

指令解釋:PLC向站號為0的變頻器發出正轉指令。


(5) 變頻器參數讀取的PLC語句表程序示例及注釋

LD X3 參數讀取指令由X3輸入;

SET M2 置位M2輔助繼電器;

LD M2 EXTR K12 K3 K2 D2 EXTR K10:變頻器參數讀取指令; K3:站號3;K2:參數2-下限頻率; D2:PLC讀取地址(數據寄存器)。

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-下限頻率。


(6) 變頻器參數寫入的PLC語句表程序示例及注釋

LD X1 參數變更指令由X3輸入;

SET M1 置位M1輔助繼電器

LD M1 EXTR K13 K3 K7 K10 EXTR K13:變頻器參數寫入指令;K3:站號3;K7:參數7-加速時間;K10:寫入的數值。

EXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13:變頻器參數寫入指令;K3:站號3;K8:參數8-減速時間; K10:寫入的數值。

AND M8029 指令執行結束;

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-加速時間、8號參數-減速時間變更為10。


2、三菱PLC控制變頻器的各種方法綜合評述與對比


2.1 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,其調速曲線不是一條連續平滑的曲線,也無法實現精細的速度調節。這種開關量控制方法,其調速精度無法與采用擴展存儲器通訊控制的相比。


2.2 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。


優點: PLC程序編制簡單方便,調速曲線平滑連續、工作穩定。


缺點: 在大規模生產線中,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,影響了系統的穩定性和可靠性。另外,從經濟角度考慮,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。


2.3 PLC采用RS-485無協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無協議通訊控制變頻器的方法所無法相比的。


2.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通訊方法控制變頻器

三菱新型F700系列變頻器使用RS-485端子利用Modbus-RTU協議與PLC進行通訊。


優點: Modbus通訊方式的PLC編程比RS-485無協議方式要簡單便捷。


缺點: PLC編程工作量仍然較大。


2.5 PLC采用現場總線方式控制變頻器

三菱變頻器可內置各種類型的通訊選件,如用于CC-Link現場總線的FR-A5NC選件; 用于Profibus DP現場總線的FR-A5AP(A)選件; 用于DeviceNet現場總線的FR-A5ND選件等等。三菱FX系列PLC有對應的通訊接口模塊與之對接。


優點: 速度快、距離遠、效率高、工作穩定、編程簡單、可連接變頻器數量多。


缺點: 造價較高,遠遠高于采用擴展存儲器通訊控制的造價。


綜上所述,PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的方法確有造價低廉、易學易用、性能可靠的優勢; 若配置人機界面,變頻器參數設定和監控將變得更加便利。


1臺PLC和不多于8臺變頻器組成的交流變頻傳動系統是常見的小型工業自動化系統,廣泛地應用在小型造紙生產線、單面瓦楞紙板機械、塑料薄膜生產線、印染煮漂機械、活套式金屬拉絲機等各個工業領域。采用簡便控制方法,可以使工程方案擁有通訊控制的諸多優勢,又可省卻RS-485數據通訊中的諸多繁雜計算,使工程質量和工作效率得到極大的提高。但是,這種簡便方法也有其缺陷:它只能控制變頻器而不能控制其它器件;此外,控制變頻器的數量也受到了限制。


3、結束語


本文較為詳細地介紹了PLC采用擴展存儲器通訊控制變頻器的簡便方法,并綜合評述了三菱PLC控制變頻器的各種方法。深入了解這些方法,有助于提高交流變頻傳動控制系統設計的科學性、先進性和經濟性。讀者可以根據系統的具體情況,選擇合適的方案。本文重點介紹的簡便方法盡管有其缺陷,但仍不失為一種有推廣價值的好方法。


(來源 我愛學PLC)

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