基于無協(xié)議模式的FX1N與三菱變頻器的通信

張寶霞，陳無畏

（1.滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電系，安徽 滁州239000；2.合肥工業(yè)大學(xué) 機械與汽車工程學(xué)院，安徽 合肥230009）

基于無協(xié)議模式的FX1N與三菱變頻器的通信

張寶霞1，陳無畏2

（1.滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電系，安徽 滁州239000；2.合肥工業(yè)大學(xué) 機械與汽車工程學(xué)院，安徽 合肥230009）

PLC采用通信方式控制變頻器工作是降低接線成本和減少外界干擾的有效方式。本文介紹了三菱FX1N系列PLC通過RS485通信模塊采用無協(xié)議模式與三菱變頻器FR－S520通信的設(shè)計方法和過程，并提供了相應(yīng)的程序代碼。

FX1N；無協(xié)議模式；變頻器；通信

0 引言

近年來，可編程控制器（PLC）和變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。國內(nèi)對變頻器的控制一般是通過PLC輸出端子與變頻器的輸入端子相連，用PLC輸出的開關(guān)量信號控制變頻器的啟?；蜃儞Q；通過模擬量信號連續(xù)調(diào)整頻率（轉(zhuǎn)速）。這種連接方式，PLC編程較簡單，但變頻器與PLC之間的接線較多，材料和安裝成本較高，維修也較為復(fù)雜，而且容易在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境下受到干擾而誤動作。

隨著計算機和通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC和變頻器都具有通信功能，使得只需一根通信電纜就可實現(xiàn)PLC和變頻器的連接和數(shù)據(jù)交換。目前國外設(shè)備或生產(chǎn)線上的PLC多采用這種通信模式來控制變頻器。這種方式使變頻器與PLC之間的連接非常簡單，而且由于傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，使系統(tǒng)增強了抗干擾能力。但是PLC在實現(xiàn)兩者通信上的程序比較復(fù)雜，用戶需要購買PLC生產(chǎn)廠商提供的通訊功能包，這無疑增加了控制成本。

現(xiàn)在PLC都有通信指令，大部分變頻器具有通信協(xié)議，用戶自己完全可以使用相關(guān)指令和協(xié)議實現(xiàn)一些基本功能。本文的創(chuàng)新之處就是采用三菱PLC的無協(xié)議模式和變頻器的通信協(xié)議，通過一根通信電纜實現(xiàn)FX1N系列PLC控制變頻器FR－S520SE的運轉(zhuǎn)，并讀取變頻器的狀態(tài)。

1 FX1N的無協(xié)議模式和通信指令

在無協(xié)議模式下，用戶自定義與其他串行設(shè)備通信的協(xié)議或使用其它串行設(shè)備的通信協(xié)議。由于三菱變頻器規(guī)定了通信協(xié)議，F(xiàn)X1N必須遵守該協(xié)議才能與之通信。

FX1N系列PLC在無協(xié)議模式下的通信指令和與通信相關(guān)的控制字、標(biāo)志位比較簡單。FX1N的通信指令為RS指令，格式如下圖1所示。

圖1 RS指令格式

PLC將要發(fā)送的數(shù)據(jù)事先寫入發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)域，并且要符合FR－S520的數(shù)據(jù)格式，對方返回的數(shù)據(jù)會自動存放在接收區(qū)域。

通信控制字是D8120，數(shù)據(jù)長度、奇偶校驗、停止位、波特率和協(xié)議格式均通過D8120來設(shè)置，具體參考指令手冊。

通信過程的標(biāo)志位是 M8122和M8123，其中 M8122是啟動發(fā)送標(biāo)志位，置1后，PLC則發(fā)送數(shù)據(jù)。M8123為接收結(jié)束標(biāo)志位，當(dāng)PLC接收數(shù)據(jù)完成后，M8123置位。

2 FR－S520SE變頻器的通信協(xié)議

FR－S520SE是三菱公司小型變頻器產(chǎn)品之一，其規(guī)定了與計算機的通信過程及各種數(shù)據(jù)格式，其數(shù)據(jù)通信執(zhí)行過程如下。

圖2 計算機與變頻器之間的數(shù)據(jù)通信過程

圖2（a）是計算機向變頻器寫數(shù)據(jù)的通信過程。計算機向變頻器發(fā)出要求變頻器動作或修改參數(shù)的指令，變頻器將站號或錯誤代碼返回給計算機。

圖2（b）是計算機從變頻器讀出數(shù)據(jù)的通信過程。計算機向變頻器發(fā)出讀取變頻器各種設(shè)定參數(shù)或狀態(tài)參數(shù)的指令，變頻器將這些參數(shù)返回給計算機。本文用PLC代替計算機與變頻器通信，同樣遵循這個過程。

通信過程中，PLC和變頻器之間存在通信請求數(shù)據(jù)、返回數(shù)據(jù)和應(yīng)答數(shù)據(jù)三種數(shù)據(jù)，PLC與變頻器通信必須遵循一定的數(shù)據(jù)格式，其數(shù)據(jù)格式如圖3所示。

圖3 各種數(shù)據(jù)格式

格式中的ENQ、ACK、NAK、STX、ETX分別表示通信請求、未發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤、發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤、數(shù)據(jù)開始、數(shù)據(jù)結(jié)束。格式中的命令代碼可以通過三菱變頻器的使用手冊查詢到。格式中的所有數(shù)據(jù)在發(fā)送過程中均需轉(zhuǎn)換成ASCII碼。

變頻器與PLC通信還需要對相關(guān)通訊參數(shù)進行設(shè)置，如站號、波特率、停止位、奇偶校驗和聯(lián)網(wǎng)啟動模式等，具體可查詢?nèi)庾冾l器的使用手冊。

2 通信系統(tǒng)程序設(shè)計

本文的PLC控制變頻器正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)、讀取運行頻率和寫入運行頻率五種操作，分別由五種按鈕X000、X001、X002、X003和X004控制。每按下一種按鈕，PLC先將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送區(qū)域，松開按鈕時，PLC發(fā)送數(shù)據(jù)，然后清空收發(fā)區(qū)，為下一次發(fā)送接收做好準(zhǔn)備。PLC發(fā)送區(qū)為D200至D211，接收區(qū)為D500至D510。D21為總和校驗值的存放區(qū)，用ADD指令實現(xiàn)。

以下是主要程序代碼。

通信程序代碼如下：

（1）設(shè)置通信參數(shù)，所有收發(fā)區(qū)域清零

（2）寫入通信請求和變頻器站號，計算校驗和并轉(zhuǎn)換成ASC碼

（3）用RS指令設(shè)置收發(fā)區(qū)

（4）按下正轉(zhuǎn)、停止或反轉(zhuǎn)按鈕，寫入控制命令代碼和等待時間至發(fā)送區(qū)

（5）按下正轉(zhuǎn)、停止或反轉(zhuǎn)按鈕時，寫入相應(yīng)指令代碼至發(fā)送區(qū)

（6）按下讀取運行頻率按鈕，寫入相應(yīng)指令代碼至發(fā)送區(qū)

（7）按下寫入運行頻率指令按鈕，寫入相應(yīng)指令代碼至發(fā)送區(qū)

（8）按鈕松開時，發(fā)送通信數(shù)據(jù)，并清除數(shù)據(jù)區(qū)

（9）將收到的返回數(shù)據(jù)移到其他區(qū)域，并轉(zhuǎn)換成16進制

3 結(jié)束語

經(jīng)過調(diào)試，F(xiàn)X1N完全可以通過無協(xié)議通信模式控制變頻器FR－S520的動作，讀取變頻器的狀態(tài)。根據(jù)設(shè)備的實際工作狀況，將變頻器其它一些運行和監(jiān)控指令加入，并在上位機上配置組態(tài)軟件，組成小型DCS系統(tǒng)，將變頻器的狀態(tài)在圖形界面上表示出來，將會在中小企業(yè)的工業(yè)控制系統(tǒng)中有很廣泛的應(yīng)用前景。

［1］張發(fā)玉.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

［2］ 三菱FX系列PLC編程手冊［M］.日本：三菱公司，2006.

［3］三菱變頻調(diào)速器FR－S520使用手冊（詳細篇）［M］.日本：三菱公司，2005.

［4］陽憲惠.工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

［5］高飛.基于PLC與變頻器通信的實現(xiàn)［J］.電氣自動化，2005，（6）：54－56.

TP332.3

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：1673－1794（2010）05－0057－03

張寶霞（1971－），女，合肥工業(yè)大學(xué)碩士在讀，滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系講師。

2010－08－11