三菱PLC、变频器和触摸屏通信技术的应用和研究

(李锦记新会食品有限公司，广东 江门 529100)

0 引言

PLC与变频器及触摸屏的综合应用在现代工业控制系统中最为广泛。当前，变频器的速度控制方式有以下几种。

1)由操作面板来进行控制，主要用于变频器实地现场操作或电机频率不需要调速的场合。

2)由变频器控制端子控制，经在控制端子上连入速度组合，实现预置速度，并由逻辑输入控制端子的开关状态来实现电机的启动停止与输出频率的变化，主要用于控制电机按预设运行方式，应用在固定频率运行的场合。

3)变频器通过增加输入电位器调节来改变运行频率。

4)变频器采用Modbus RUT串行通信协议的通信系统进行实现通信调速和实现自动控制。

1 Modbus 通信协议

基于Modbus RUT串行通信协议的通信系统，定义了一个控制器能认识的消息结构，制定了消息域格局和内容的公共格式。Modbus 通信方式采用了主机和从机之间的命令和应答的机制，一方面主站可以单独与指定的地址的从站进行通信，如主站发出查询或写入从站数据的请求消息，从站收到正确消息种类进行反馈应答；另一方面，主站也能以广播方式和所有从站设备进行通信，但从站不应答广播消息。基于本系统采用的硬件，本文选用采用Modbus 通信协议的RTU传输模式。

2 通信线的连接

小型的工业自动化系统采用Modbus RUT串行通信协议的通信系统，由三菱1台PLC FX3U-48MR、不多于8台的三菱变频器FR-A700及PLC通信模块FX3U-485ADP-MB组成，变频器采用485总线控制。如图1所示，PLC是主站，变频器是从站，主站PLC通过站号区分不同从站的变频器，主站与任意之间均进行单向或双向数控传送。

通信程序在主站上编写，从站只需要设定相关的通信协议即可。

图1 变频器RS-485总线控制系统

变频器与PLC进行通信分为1台PLC与1台变频器连接和1台PLC与多台变频器连接。首先，FX3U-485ADP-MB模块安装在PLC的左端扩展槽上；其次，通过双绞线把FX3U-485ADP-MB通信模块与变频器端内置的RS485端子连接起来，一(主站)对一(从站)进行通信，如图 2所示，FX3U-485ADP-MB模块内置终端电阻，使其终端电阻切换开关设定为100 Ω；一(主站)N(从站)进行通信时FX3U-485ADP-MB模块内置终端电阻，使其终端电阻切换开关设定为100 Ω，同时离PLC最远端的变频器接入一只100 Ω终端电阻。

图2 触摸屏、PLC通信方式控制变频器运行接线图

3 通信的设定

3.1 PLC通信设定

为实现PLC和变频器之间的通信，通信双方需要有一个“约定”，使得通信双方在字符的数据长度、校验方式、停止位长和波特率等方面能保持一致，而进行“约定”的过程就是通信设置。三菱FX3U -48MR PLC通信参数的设置在“H/W类型”选项中，选“RS-485”；在“传送控制步骤”选项中，选(有CRLF)；其他选项不变。

3.2 变频器通信参数设定

三菱A700变频器通信参数设定如表 1所示，在功能参数Pr.331中，根据实际站号修改参数值；在功能参数Pr.333中，将参数值修改为10；在功能参数Pr.336中，将参数值修改为9 999；其他功能参数不需要修改。

表1 A700变频器通信参数设定

4 控制程序的设计

控制程序如图3所示。

程序说明：PLC上电后，在M8002继电器驱动下，PLC执行[IVDR K1 H0 K1]指令，设置1号变频器运行模式为通信控制。在M8000继电器驱动下。PLC执行[IVCK K1 H6F D0 K1]指令，监视1号变频器的运行频率，该参数值存储在D0单元中；触摸屏通过RS422通信线读取PLC数据寄存器D0数据，在触摸屏上显视出变频器的运行频率。PLC执行[IVCK K1 H70 D01K1]指令，监视1号变频器的运行电流，该参数值存储在D1单元中；触摸屏通过RS422通信线读取PLC数据寄存器D1数据，在触摸屏上显视出变频器的运行电流。PLC执行[IVCK K1 H6F D0 K1]指令，监视1号变频器的运行电压，该参数值存储在D2单元中；触摸屏通过RS422通信线读取PLC数据寄存器D2数据，在触摸屏上显视出变频器的运行电压。

按下触摸屏按钮M10，PLC执行[SET M0]指令，M0线圈得电，正转控制信号开始发送。M0线圈得电期间，PLC执行[IVDR K1 HFA H2 K1]指令，设定1号变频器的运行方向为正转；PLC执行[IVDR K1 HED K2500 K1]指令，设定1号变频器的运行频率为25 Hz。当M8029常开触点瞬间闭合时，PLC执行[RST M0]指令，使M0线圈失电，正转控制信号发送结束。

按下触摸屏按钮M11，PLC执行[SET M1]指令，M1线圈得电，反转控制信号开始发送。M1线圈得电期间，PLC执行[IVDR K1 HFA H4 K1]指令，设定1号变频器的运行方向为反转；PLC执行[IVDR K1 HED K3200 K1]指令，设定1号变频器的运行频率为32 Hz。当M8029常开触点瞬间闭合时，PLC执行[RST M0]指令，使M0线圈失电，反转控制信号发送结束。

图3 控制程序

按下触摸屏按钮M12，PLC执行[SET M2]指令，M2线圈得电，停止控制信号开始发送。M2线圈得电期间，PLC执行[IVDR K1 HFA H1 K1]指令，设定1号变频器停止运行；PLC执行[IVDR K1 HED K0 K1]指令，设定1号变频器的运行频率为0 Hz。当M8029常开触点瞬间闭合时，PLC执行[RST M2]指令，使M2线圈失电，停止控制信号发送结束。

5 结语

在变频器调速控制系统中，通过RS-422和RS-485接口与模块FX3U-485ADP-MB实现触摸屏与PLC通信控制变频器，充分发挥PLC与变频器的通信功能，通过触摸屏与PLC通信，使得触摸屏可以控制变频器，对PLC和变频器进行数据监控、控制连成人机信息交换，控制数据信息实现可视化、智能化。