用总线控制变频器实例案

解决方案解决方案 三菱三菱 FX PLC 与三菱变频器的与三菱变频器的 RS 485 通讯通讯 摘 要 本文介绍了三菱 FX 系列 PLC 与三菱变频器之间 RS 485 通讯控制及数据格式 详细分析了通讯控制调速系统与一般模拟量控制调 速系统相比的优越性 并给出了应用实例及其 PLC 程序 关键词 PLC 变频器 通讯协议 一一 引言引言 在现代工业控制系统中 PLC 和变频器的综合应用最为普遍 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 但是对于大规模 自动化生产线 一方面变频器的数目较多 另一方面电机分布的距离不一致 采用 D A 扩展模块做同步运动控制容易受到模拟量信号的波动和因 距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响 使整个系统的工作稳定性和可靠性降低 而使用 RS 485 通讯控制 仅通过一条通讯电缆连接 就可以完成变频器的启动 停止 频率设定 并且很容易实现多电机之间的同步运行 该系统成本低 信号传输距离远 抗干扰性强 二二 系统硬件组成和连接系统硬件组成和连接 系统硬件组成如图 1 所示 主要由下列组件构成 图 1 系统硬件组成 1 FX2N 32MT 001 为系统的核心组成 2 FX2N 485 BD 为 FX2N 系统 PLC 的通讯适配器 主要用于 PLC 和变频器之间的数据的发送和接收 3 SC09 电缆用于 PLC 和计算机之间的数据传送 4 通讯电缆采用五芯电缆自行制作 下文介绍通讯电缆的制作方法和连接方式 变频器端的 PU 接口用于 RS485 通讯时的接口端子排定义如下图 2 所示 从变频器下面看 图 2 变频器接口端子排定义 图 3 PLC 和变频器的通讯连接示意图 用户自行按图 3 所示定义五芯电缆线的一端接 FX2N 485BD 而另一端 如图 2 用专用接口压接五芯电缆接变频器的 PU 口 将 FR DU04 面板取下即可 三三 PLC 和变频器之间的和变频器之间的 485 通讯协议和数据定义通讯协议和数据定义 PLC 和变频器之间进行通讯 通讯规格必须在变频器的初始化中设定 如果没有进行设定或有一个错误的设定 数据将不能进行通讯 且 每次参数设定后 需复位变频器 确保参数的设定生效 设定好参数后将按如下协议进行数据通讯 如图 4 图 4 RS485 通讯协议图 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 读出数据时从变频器到 PLC 的应答数据 4 读出数据时从 PLC 到变频器发送数据 通讯数据定义如下 1 控制代码 2 通讯数据类型 所有指令代码和数据均以 ASCII 码 十六进制 发送和接收 例如 频率和参数 依照相应的指令代码确定数据的定义和设定范围 四四 软件设计软件设计 要实现 PLC 对变频器的通讯控制 必须对 PLC 进行编程 通过程序实现 PLC 对变频器的各种运行控制和数据的采集 PLC 程序首先应完成 FX2N 485BD 通讯适配器的初始化 控制命令字的组合 代码转换和变频器应答数据的处理工作 PLC 通讯运行程序设计流程如下图 5 图 5 PLC 通讯流程图 PLC 通过 RS 485 通讯控制变频器运行程序实例 以指令表形式说明 0 LD M8002 1 MOV H0C96 D8120 6 LD X001 7 RS D10 D26 D30 D49 16 LD M8000 17 OUT M8161 19 LD X001 20 MOV H5 D10 25 MOV H30 D11 30 MOV H31 D12 35 MOV H46 D13 40 MOV H41 D14 45 MOV H31 D15 50 MPS 51 ANI X003 52 MOV H30 D16 57 MPP 58 ANI X003 59 MOV H34 D17 64 LDP X002 66 CCD D11 D28 K7 73 ASCI D28 D18 K2 80 MOV K10 D26 85 MOV K0 D49 90 SET M8122 92 END 以上程序运行时 PLC 通过 RS 485 通讯程序正转启动变变频器运行 停止则由 X3 端子控制 控制指令如下表 五五 结论结论 本文通过实例讨论了三菱 PLC 同其变频器的 RS 485 通讯功能的编程和应用 有助于读者进一步的研究和应用 应用该程序很容易连接上 三菱的 F900 系列的触摸展一起使用 将更一步扩充应用的灵活性 作者 兴东机电设备 深圳 有限公司 FA 中心 三菱三菱 CC LINK 现场总线技术在变频传动上的应用现场总线技术在变频传动上的应用 摘要 本文从现场总线原理出发 介绍了三菱 CC LINK 现场总线技术 并通过 F500 系列变频器实现远程设备站的控制和通讯 关键词 现场总线 CC LINK 通讯 一 引言 现场总线技术 Fieldbus 是 80 年代末 90 年代初国际上发展形成的 用于过程自动化 制造自动化 楼宇自动化等领域 的现场智能设备互连通讯网络 它作为工厂数字通信网络的基础 沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系 它 不仅是一个基层网络 而且还是一种开放式 新型全分布控制系统 这项以智能传感 控制 计算机 数字通讯等技术为主要内容的综合技术 已经受到世界范围的关注 成为自动化技术发展的热点 并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革 根据国际电工委员会 IEC 和美国仪表 协会 ISA 的定义 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字 双向传输 多分支结构的通信网络 它的关键标志是能支持双向多节点 总线式的全数字通讯 具有可靠性高 稳定性好 抗干扰能力强 通信速率快 系统安全 造价低廉 维护成本低等特点 二 CC LINK 现场总线简介 三菱 CC LINK 现场总线技术是 1996 年三菱电机以 多厂家设备环境 高性能 省配线 理念开发 公 布和开放现场总线 CC LINK 现场总线技术是 Control Communication Link 控制与通信链路系统 的简称 具有性能卓越 应用广泛 使用 简单 节省成本等突出优点 一般而言 我们将网络系统分为 3 至 4 个层次 管理层 控制器层 部件层 部件层也就是指装置层和传感器层 由于三菱 CC LINK 现 场总线技术的数据容量大 通信速度多级可选择 三菱 CC LINK 现场总线技术是一个复合的 开放的 适应性强的网络系统 能够适应于较高 的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围 CC LINK 现场总线是一个以设备层为主的网络 一般情况下 CC Link 整个网络可由一个主站和六十四个从站组成 CC Link 具有高速 的数据传输速度 最高可达 10Mbps 其底层通信协议遵循 RS 485 CC Link 的数据通信方式可分为 2 种方式 循环通讯和瞬时传送 信息 从主站传递到从站 信息数据将以 150 字节为单位分割 并以每批 150 字节传递 若从站传递到主站或其他从站 每批信息数据最大为 34 字 节 瞬时传送需要由专用指令来完成 瞬时传送不会影响循环通信的时间 三 站信息 1 站的类型 主站 本地站 远程站 智能设备站 远程 I O 站 必须要有一个主站 2 站号 1 64 3 占用站的个数 1 4 4 通讯的波特率 确定好每个站的站信息之后 可以通过 CC LINK 模块上的电位器旋扭来选择通讯的波特率和速度 整个系统所有的站保持一至的通讯的波 特率 通讯的波特率和速度以决定整个系统的响应速度 通讯波特率和速度选择表 注 1 远程 I O 站和远程设备站之间的电缆长度 注 2 主站和相邻站之间的电缆长度 站信息里还包括每个站分配的通讯缓冲区和自动更新缓冲区 在 CC LINK 中一个站占用的通讯缓冲区和自动更新缓冲区如下 1 传送缓冲区容量 32 位 2 接收缓冲区容量 32 位 3 自动更新缓冲区容量 8 个字 读写各占 4 个字 在 CC LINLK 中 系统为每个站根据它们的站号和占有的站数分配了通讯缓冲区和自动更新缓冲区 不管是那一类的站类型 分配的均为 一样 即使是远程 I O 站 没有字的传送 系统也为其保留了自动更新缓冲区 只是在执行程序的时候不去扫描其所占的自动更新缓冲区的地址 这样以来 扫描周期就短 程序运行就更快 具体分配的地址见手册 1 远程输入 E0H 15FH 2 远程输出 160H 1DFH 3 远程寄存器 1E0H 2DF 写 4 远程寄存器 2E0H 3DF 读 本系统中变频器的站号设定必须在变频器输入电源之前进行 通电后不能更改设定 设定尽可能接照连续的原则来设定站号 不可重复对站 号设定 设定时站号开关必须设定在正对开关指定的数字位置 四 系统组成 系统硬件组成如图 1 所示 主要由下列组件构成 图 1 系统硬件组成 1 Q02CPU 为系统的核心组成 QJ61BT11 作为主站 2 A970GOT TBA CH 人机界面用于设定和监视频率 启动电机及其它数据的设定和监视 3 FR A5NC 的 A500 变频器组一个 CC LINK 远 程设备站 图 2 CC LINK 连接图 以三个站为例 五 系统控制方式和程序设计 在本系统中 通过 A970GOT TBA CH 人机界面给定四台变频器的初始运行频率 同时启动四台变频器带动四条传送带做简易的同步控制 本系统在运行时 每一台变频器受到外部的扰动或来自动系统本自的扰动都是随动变化的 这样就可能引起控制系统的不稳定 在本系统中利用 CC LINK 现场总线技术通过 Q02CPU 自动实时刷新读取变频器的运行频率 通过 PLC 自动控制程序 实时比较刷新频率和给定频率 取它们之 间的差值做为系统引入扰动的反馈 从而实时给定每一个台变频器的控制频率 达到简易的同步控制的稳定效果 由于该系统控制的精度低 若 是要提高整个系统的控制精度可以在每个电机上通过连轴器加一个编码器 采取高速计数的方法 获得电机的实际转速 通过比较和设定值的差 值 取它们之间的差值做为系统反馈 实时高速控制电机的转速 本文只讲述变频传动有关的程序设置 1 CCLINK 通信数据表 以一号站为例 一号站占有一个站的通信数据 CCLINK 通信数据表 2 变频传动 初始化程序 以上程序 CC LINK 模块的 I O 地址为 AO 首先检看模块连接是否正常 然后通过 MOV HFB D2 命令执行 CC LINK 运行模式 具体的程序设计用户可以查看随模块一起的参考手册 作者 兴东机电设备 深圳 有限公司 FA 中心 GOT A900 常见问题及解答常见问题及解答 问 输入的文字无法正常显示的处理 答 在画面设计软件中显示为 的文字和符号 在 GOT 本体上也不能正常显示 如果出现像 显示为 的情况时 请分别输入 株 问 GOT 上不能显示触摸开关 答 请确认触摸开关是否按照以下方法进行了基本设定 按照以下方法设定时 不会显示触摸开关 以 GT Designer 软件为例 在 触摸键 对话框的 基本 选项卡中 显示切换 设定是否使用了所连接 CPU 不能使用的软元件 例如 使用 A1SHCPU 时 触摸开关的分配软 元件为 M3000 时 不会显示触摸开关 由于 A1SHCPU 的软元件的可用范围为 M0 M2047 M9000 M9255 因此不能使用 M3000 图形 设定是否为 基本图形 或 自由图形 如果设定为 无 则不也会显示触摸开关 问 能否重叠使用多个触摸开关 答 不能重叠使用多个触摸开关 补充 1 虽然不能重叠使用多个触摸开关 但是可用 1 个触摸开关进行多个动作 可在 触摸键 对话 框的 动作 选项卡中设定多个动作 最多 105 个 补充 2 可与触摸开关重叠使用的对象为除以下以外的对象 不能与触摸开关重 叠使用的对象 触摸开关 数值输入 ASC 输入 问 用户是否可以自由使用 GOT 的内部软元件 GD GB 将 GOT 的电源关闭后再启动时 GOT 内部软元件的内容会怎 样 答 用户可以自由使用 GOT 的内部软元件 GD GOT 内部字软元件 GB GOT 内部位软元件 但是 以下几款 GOT A985 A97 A960GOT 背面的输出端子 OUTPUT 与 GB1 联动 当使用该外部输出时 则不能使用 GB1 故请对此加以注意 除此 之外皆可自由使用 GOT 的电源关闭后再启动时 GD 的值全部变为 零 GB 全部变为 OFF 问 后缀名为 gtd 的画面数据应该用哪种软件打开 答 应该使用 GT Designer2 软件来打开 GT Designer2 画面设计软件是针对三菱 GOT900 系列人机界面产品的最新版作图软件 在前不久 该软件刚刚推出了中文版 它可以兼容此前 FX PCS DU WIN 软件 仅适用于 GOT F900 系列 以及 GT Designer 软件 适用于 GOT A900 系 列和 GOT F900 系列 的画面数据 问 如何在 GT Designer2 中更改触摸开关的触摸有效区域 答 单击选中触摸开关 点击鼠标右键 选择 2 重焦点模式有效 即可更改触摸开关的触摸有效区域 在以前的软件 GT Designer 中 可以通过双击触摸开关的左上角即可调整触摸有效区域 问 与 A 系列 PLC 进行总线连接时的注意事项 答 与 A 系列 PLC 进行总线连接时需要安装 A9GT BUSS 通讯板 与 Q 系列 PLC 进行总线连接时需要安装 A9GT QBUSS 通讯板 与 Q 系列 PLC 进行总线连接时的级号和槽号设置是在 GOT 实用菜单 SET UP 中进行 而与 A 系列 PLC 进行总线连接时的板号和槽号 设置则是在 A9GT BUSS 通讯板上 在通讯板上面有板号设置开关 Extension No Switch 和槽号设置开关 I O Slot Switch 可以通过这 两个旋钮开关来设置板号和槽号 问 CC Link 连接时的梯形图监控功能 答 在 GOT 上安装 A8GT J61BT13 以后会将 GOT 作为 CC Link 网络中的智能设备站 ID 此时可以监视同一 CC Link 网络中主站 本地站的梯形图 但是 安装 A8GT J61BT15 会将 GOT 作为 CC Link 网络中的远程设备站 RD 此时不能进行梯形图监控 问 使用 CC Link 所连接的智能设备站 A8GT J61BT13 时 请问在 GOT 画面设计软件中 对象软元件的设置方法 答 通过智能设备站 A8GT J61BT13 的 GOT 分配主站 可编程控制器 CPU 的软元件到对象时 需将对象的软元件设置从本站设 置变更为其他站设置 请参照以下设置例 设置例 监视主站的 D10 时 0 FF D10 本站设置 0 0 D10 其他站设置 画面设计软件 GT Designer GT Designer2 都可以对应上述设置 此外 远程设备站 A8GT J61BT15 的 GOT 不能分配主站 可编程控制器 CPU 的软元件到对象中 此时 只能对分配到远程设备站 GOT 中的链接元件 RX RY RWw RWr 进 行分配 具体有关 A8GT J61BT13 模块的使用请参考三菱电机自动化网站 www mitsubishielectric 产品介绍 中 应用实例 栏 目中的 关于 A8GT J61BT13 应用的注意事项 一文 问 CPU 直接连接和计算机链接连接的速度差异 答 计算机链接连接与 CPU 直接连接相比 其响应速度稍慢 CPU 直接连接为二进制数据交换 而计算机链接连接则是 ASC 数据交换 所以 计算机链接的数据量稍大 此外 计算机链接时还需在 C24 CPU 之间进行数据传送 需耗费额外的时间 因此 计算机链接时的速度比 CPU 直接连接稍慢 GOT A900 系列的参考值如下所示 条件指示灯显示为 16 点监控软元件为连续软元件 CPU 直接连接 0 25 秒计算机链接连 接 0 3 秒 问 如何设置才能使部件显示仅在 ON 状态时显示图形 在 OFF 时不显示 答 在部件显示设置中 请将 OFF 状态时的部件号设置为 0 即可 作者 三菱电机自动化 上海 有限公司 三菱变频器在三菱变频器在 PID 功能应用中的补充说明功能应用中的补充说明 在制造供 排水设备时选用三菱变频器后常会用到 PID 功能 技术使用手册中对其已有较详细的说明 而各人对该功能的理解有所不同 主要体现在 机型选用 功能选择 方向确定 设定值定义 上 下限作用及 PID 参数的调整等 这里从以往的实际应用中作些简单归纳 就 算是产品资料的补充 以方便用户能在较短时间内理解并简便完成该功能的调试 1 问 哪些三菱变频器具有 PID 控制功能 它们之间有何区别 答 目前所有三菱变频器均有 PID 单泵 控制功能 产品系列有 A500 F500 F500J F700 V500 E500 S500 其中 F500J F500 和 F700 为风机水泵专用型产品 而 F500 和 F700 0 75 55kW 还具先进 PID 控制功能 即有多泵切换功能 最多 4 台 电气原理图和具体操作方法可参阅各产品所对应的使用手册 2 问 供测量用的传感器如何选用 答 在 A500 F500L 55kw 以上 F500J E500 S500 中 只可选用电流型 4 20mA 传感器 F700 中可选用电流 4 20mA 及电压 型 0 5V 0 10V 传感器 在 F500 0 75 55kW 中 若采用先进 PID 控制 多泵切换 功能的话 二种类型的传感器均可选用 区别是电压 型传感器的输出接至变频器的 1 号端子 而在 V500 中只能选用电压型传感器 3 问 如何使变频器进入 PID 控制模式 答 该过程中的具体操作方法对应各系列产品有所差异 除 E500 外 以上其它系列变频器中均可在未使用的输入端子中重新定义一个 PID 使能端 即该端子接通为 PID 控制方式 而断开为普通的 V F 控制方式 例如 RL 输入端子未作他用时 可设其为 X14 即 P180 14 用于 A500 F500 F700 和 V500 或 P60 14 用于 F500J 和 S500 而在 E500 中则通过设定参数 P128 来确定运行模式 P128 0 为普通的 V F 控制方式 P128 20 或 21 为 PID 控制方式 因此对需要经常进行二种模式切换的场合 建议选用 E500 以外的产品 4 问 在 PID 控制模式中 有些变频器既有检测信号输入 也有偏差值的输入 该如何区别和使用 答 由变频器完成偏差值 设定值 测量值过程时应将测量传感器接于 4 号端子 A500 F500 F500J F700 E500 和 S500 若该运算过程 虚线框 由变频器以外的专用设备完成 设定值的设置和测量传感器的输入及偏差值运算结果 时 则只需将偏差值输出端 接于 1 号端子 A500 F500 和 F700 另外在 V500 中 无论测量信号还是偏差信号均接于 1 号端子 仅以参数内容予以区别 一般如 无特别需要 为简化系统结构 用变频器完成偏差值运算的做法居多 5 问 怎样确定 PID 动作方向 换言之在哪些场合用正动作或反动作 答 这是整个调试过程的第一步 是非常关键的 必须根据所处行业的系统要求准确选定 一般来说 在供水 流量控制 加温时应为反作用 通俗讲 测量值 水压 液体流量 温度 升高时 应减小执行量 反之则应增大执行量 而在排水 降温时为正作用 测量值 水压 温度 升高时 应增大执行量 反之则应减小执行量 6 问 设定值应如何定义 其作用是否与调节电机速度有关 答 在该项目中 个别用户容易将其与 V F 方式时的速度设定混淆 在 PID 方式中 它指的是对测量值全范围中确定一个符合现场控制要 求的一个数值 并以该数值为目标值 使系统最终稳定在此值的水平上或范围内 并且越接近越好 例如 在供水系统中所选用传感器的测量范 围是 0 1Mpa 而需保持 0 7MPa 的压力 因此 0 7Mpa 就是设定值 它可用模拟量给定 即在外部操作模式时 2 5 号端子间施加对应的电压 5V 70 3 5V 也可在参数中给定 令 P133 70 仅限于 PU 和 PU EXT 模式下有效 当系统未达到设定压力时 电机以上限速度 P1 运行 而达到或超过设定压力时 电机降速或停止运行 所以它与电机运行速度的设定无关 7 问 PID 参数究竟应如何确定 取什么值为恰当 答 因各系统结构特征不同 况且也很难计算出 PID 准确数值 故而需对变频器中默认的 PID 参数进行再调整 为调试简便起见 一般在 供排水 流量控制中只需用 P I 控制即可 D 参数较难确定 它容易和干扰因素混淆 在此类场合也无必要 通常用在温度控制场合 PI 参数