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台达PLC与变频器通讯 台达变频器和 PLC 通讯功能的实现方法 The Communication Method Between Delta Inverter and PLC 摘要:本文讲述了 ModBus 通讯相关的一些知识,并以台达 PLC 和变频器为实 例,给出了两种实现通讯的方法。旨在让大家学会利用通讯功能实现 PLC 对变 频器的控制。 关键词:PLC 变频器 RS485 通讯 Abstract: This paper discussed the knowledge of ModBus communicat...

台达PLC与变频器通讯
台达变频器和 PLC 通讯功能的实现方法 The Communication Method Between Delta Inverter and PLC 摘要:本文讲述了 ModBus 通讯相关的一些知识,并以台达 PLC 和变频器为实 例,给出了两种实现通讯的方法。旨在让大家学会利用通讯功能实现 PLC 对变 频器的控制。 关键词:PLC 变频器 RS485 通讯 Abstract: This paper discussed the knowledge of ModBus communication。And give two communicate ways Based on Delta’s PLC and inverter 。I hope form this, the others can learn the technique how to use PLC control the inverters from communication function。 KEY WORD:PLC Inverter RS485 Communication 1 引言: PLC 和变频器是自动化设备上最常见的部件。其最初的控制型式大多是用 PLC 的 I/O 点和模拟量模块直接控制变频器的启停和实现调速,但这种控制方式 有两大弊端,最大的弊端是占用 PLC 的 I/O 点和需要增加昂贵的模拟量模块, 造成控制成本的增加。当被控制的变频器数量较多时,此弊端更是明显。第二个 弊端是模拟量控制容易受干扰,传输距离也容易受限制。 近几年来自动化产品不断更新换代,性能不断提升,功能日益强大。在小型 PLC 方面这个变化更加明显,现在的小型 PLC 不仅执行速度大大提高,指令功 能日益丰富,更重要的是大都支持多种通讯协议,并提供了更多的通讯接口。同 时大多的变频器也具有了 RS485 接口,也能支持多种通讯协议,最常见的就是 ModBus 协议。这种技术的进步为 PLC 和变频器通讯的实现,提供了软件上的协 议和硬件上的物理接口,从而为低成本高性能的通讯控制的实现打下了良好的基 础。 2 通讯相关的基础知识 2.1 通讯协议 communications protocol 通信协议是指通信双方的一种约定。这个约定包括对数据格式、同步方式、 传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定,通信 双方必须共同遵守。因此,也叫做通信控制规程,或称传输控制规程。 ModBus 协议是工业控制器中使用较普遍的一种网络协议。通过此协议,各 种控制器之间(比如 PLC、变频器、伺服驱动器、各种智能仪 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf )、控制器通过 其它网络(比如以太网)和其它设备之间都可以通信交换信息。该协议定义了一 个控制器可以识别的信息架构,从而使不同厂商生产的支持此协议的各种工控产 品可以连接到一个网络上进行集中控制和信息交换。 2.2 RS485 接口的特点 RS485 接口是在我们熟知的 RS232 接口的基础上推出的性能更优的一种串 口。由于 RS-485 接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站功能等优 点,它成为应用越来越广泛的串行接口。 此外,RS485 接口组成的半双工网络 一般只需二根屏蔽双绞电线,这为长距离的通讯线路节省了很多配线,降低了系 统的成本。 3 台达 PLC 和变频器通讯功能的特点 台达的 DVP 系列 PLC 都具有两个通讯口,COM1 是 RS232,COM2 是 RS485, 支持 ModBus ASCII/RTU 通讯格式,通讯速率最高可达 115200bps,两通讯口可 以同时使用。所以无需用任何扩展模块就可以实现既可连接用于参数设置的人机 界面又可用通讯的方式控制变频器等其它设备。并且 DVP 系列 PLC 提供了针对 ModBus ASCII/RTU 模式的专用通讯指令,这样在编写通讯程序时就可以大大简 化,无需像用串行数据传送指令 RS 那样要进行复杂的校验码计算和遵循复杂的 指令格式。 台达的 VFD 系列变频器内建有单独的 RS-485 串联通讯界面,并且也遵循 MODBUS ASCII/RTU 通讯格式(VFD-A 系列除外)。基与以上特点,台达的 PLC 和变频器之间可以有三种方式的通讯控制。一是用串行通讯 RS 指令,但这种通 讯方式要遵守特定的指令格式和进行复杂的校验计算,比较繁杂,本文不作说明。 二是利用 DVP 系列 PLC 提供的 MODBUS 专用通讯指令实现,这个功能适用于 全系列的 DVP 系列 PLC。三是利用 DVP 系列 PLC 的 EASY PLC LINK 功能来 实现,这个功能适用除 ES/EX/SS 外的其它系列 PLC。本文就讲述以后两种方式 的通讯功能的实现。 4 实现 PLC 和变频器通讯时的准备工作 4.1 PLC 相关通讯口通讯格式的设置方法 台达DVP系列 PLC的每一个通讯口都对应有相关的特殊寄存器D和特殊继 电器 M,以进行通讯相关的参数设置和信息的传送。本文中要使用的 COM2 对 应的主要特D特 M 及其意义见表 1。 表 1 特殊寄存器和特殊继电器的意义 编号 意义 特 D D1120 RS-485 通讯协议设定 D1129 通讯逾时时间设定,当一笔通讯时间超过此设定值将会出 现通讯逾时错误 特 M M1120 通讯设置保持,通讯参数设置后需在程序中设置此位 ON M1121 OFF 时为 PLC RS-485 通讯数据发送中 M1122 请求通信开始信号,开始通讯时需要用程序设置此位为 ON,通讯完成后 PLC 会自动将此位 OFF M1123 通讯接收完毕信号,可以用此信号开始处理接收的数据, 处理完后需要编程复位 M1128 传送/接收中指示 M1129 通讯逾时时 PLC 产生的信号,需编程复位 M1140 MODRD/MODWR/MODRW 数据接收错误信号 M1141 MODRD/MODWR/MODRW 数据指令参数错误信号 M1143 ASCII/RTU 模式选择,OFF 时为 ASCII,ON 时为 RTU 模式 M1161 8/16 位处理模式选择,On 为 8 位,Off 为 16 位 表 1 中的 D1120 是 16 位的寄存器,通过程序设置此寄存器的数值,以便使 PLC 的通讯协议与待通讯的从机协议一致。D1120 中各数据位代表的意义如图表 2 所示,使用 DELTA 的专用 MODBUS 通讯指令时 D1120 高 8 位的数据可以不 设置,可以看作全为 0。比如我们要用的通讯格式为:7 位数据长、偶数、1 位 停止位(亦即常说的协议为:7 E 1),通讯速率为 9600,则通过此图表我们可以 知道 D1120 中的数据为:0000 0000 1000 0110,即 D1120=H86。这样在编通讯 程序时把 H86 写入 D1120,然后 SET M1120,就设定好了 PLC COM2 口的通讯 协议。 表 2 通讯协议 D8120 各位意义 4.2 进行通讯时变频器需要设定的相关参数及需要使用的通迅地址 变频器需要设定的参数及说明见图表 3。如果进行变频器的通讯控制时必需 设定这些参数,并且设定值要和 PLC 的 D1120 值设置一致。 表 3 变频器需设置参数表 当 PLC 对变频器通讯进行数据的写入和读出时,就需要知道变频器所定 义的相关功能的地址。然后依据这些地址进行数据写入和读出,才能实现对 变频器的控制和得到变频器的当前信息。VFD-M 系列变频器定义的本通讯实 例中需用到的字址及其意义如图表 4 所示。根据此图表可以知道,当需要变 频器以 20Hz 正向运转时,就只需在变频器通讯相关的参数字址 2000H 写入: 0000 0000 0001 0010,即十六进制的 H12 或十进制的 K18;在 2001H 中写入 K2000。 表 4 变频器的通讯参数字址定义 定义 参数地址 功能说明 变频器 待写入地 址意义 PLC 可以 通过通讯 程序向此 位置写入 数据 2000H Bit0-1 00B:无功能 01B:停止 10B: 启动 11B:JOG 启动 Bit2-3 保留 Bit4-5 00B:无功能 01B:正方向指令 10B:反方向指令 11B:改变方向指令 Bit6-15 保留 2001H 频率命令 例: 当希望变频器输出频率为 20Hz 时可写入 2000,5Hz 时写入 500,以此类推。 4.3 PLC 和变频器间的通信线的连接。 变频器通讯接口各脚分布及定义如图 1 所示。当与 PLC 进行 RS485 通讯时, 仅需使用编号为 3 和 4 的脚,其中 3 脚和 PLC 的 RS485 接口的-相连,4脚与 RS485 口的+相连即可。变频器接口为 RJ-11 接口,和常用的电话机的接口是相 同的,而 PLC 端是普通接线端子埠,因此通讯线的制作非常简单,无需用专用 接口焊接通讯线。笔者曾用从电话机上拆下的一段电话线实现了 PLC 与变频器 间的通讯。 图 1 变频器 RS-485 接口各脚定义 5 用 MODRW 指令实现 PLC 对变频器的通讯控制。 MODRW 指令是 DVP 系列 PLC 提供的 MODBUS 数据读写指令,此指令适 于 DVP 全系列 PLC。因此可以利用低端的 ES 主机完成与变频器的通讯控制, 实现控制系统的最佳性价比配合。本通讯实例就以 ES 系列 PLC 控制 VFD-M 变 频器,以实现多段速的调速操作。 MODRW 指令格式为:MODRW S1 S2 S3 S n。S1 为联机装置的地 址,与变频器通讯时即为参数 P88 的设置值。S2 为通讯功能码,此指令支持三 个功能码,即 H03(读取多笔命令)、H06(单笔数据写入命令)、H10(多笔数据写入 命令)。S3 为欲读写的通讯从机的地址。S 为欲读写的数据的存储地址。N 是欲 读写的数据长度,ES 系列 PLC 当为 ASCII 模式时此值设定范围是 K1-K8,当 为 RTU 模式时为 K1-K16。 本通讯实例是利用 PLC 对变频器进行多段速调速控制,以实现一个单轴定 位操作。其实现过程是这样的,自动动作开始时,PLC 以通讯的方式让变频器带 动电机高速运转,用 PLC 的高速计数器接收机械运转的位置信息,然后通过对 位置信息的判断,实现在接近设定位置时变频器带动电机减速运动,直到最后位 置到达时停止,以实现定位功能。实现此功能的 PLC 程序主要分三个部分,其 一是高速计数程序及比较输出,其二是根据高速计数器的比较输出准备待通讯的 数据,其三就是通讯程序。第一部分不是本文讨论范围,第二部分和第三部分的 例子程序见图 2、图 3。 图 2 待通讯数据写入程序 图 3 通讯程序 6 用 EASY PLC LINK 功能实现 PLC 与变频器的通讯 台达的 PLC LINK 功能是以 MODBUS 通讯协议为基础来进行数据读写, 其特点是进行数据读写时不需要特殊应用指令,只需用MOV指令进行数据交换。 EH/EH2/SV PLC 作主站时支持 M1353=ON,可启动 32 台 LINK 功能及超过 16 笔读写功能;SA/SX/SC 主机仅支持 16 台 LINK 功能及 16 笔读写功能。但能控 制 16 台主机的能力就足以应付大多简单控制系统。用 PLC 实现 LINK 功能时同 样需要让主从设备的通讯口的通讯格式设置一致,所设置的方法同前文所述。 进行 PLC LINK 读写从站数据时,作为主站的 PLC 其它需要设置的项目如 表 5 所示。 表 5 PLC LINK 时需设置的寄存器 项目 主站 PLC 地址 备注 主站站号 D1121 不能与D1339重复 启始从站站号 D1399 设定范围 1-230 读出从站数据长度 D1434 这些寄存器对应于 第一个从站,其它 每个从站都有与之 对应的寄存器 读出从站的启始位置 D1355 写入从站的数据长度 D1450 写入从站的启始位置 D1415 读出数据存放地址 D1480-D1495 待写入数据地址 D1496-D1511 知道上述这些需要设置的数据,就可以编写 PLC 与从机间实现 LINK 功能 的程序了。本例以 SA PLC 作主机控制 VFD-M 变频器实现上例所述之多段速控 制功能。例子程序如图 4、图 5 所示,变频器的设置及通讯线的连接和上例相同。 图 4 为待通讯数据的写入,与上例一样,通过对高速计数器接收的位置信息的比 较结果,写入相应数据,以调节变频器的输出频率和动作。图 5 为 LINK 相关 程序,其中 M1351 ON 是启动 LINK 为自动模式,M1350 ON 为 LINK 功能开始。 图 4 LINK 时待写入数据准备程序 图 5 LINK 通讯程序 六结论 从两个通讯实例可以看出,台达的 PLC 和变频器间实现高性能的通讯控制 非常简单容易,且性价比极高,值得推广应用。但需要注意的是由于 RS485 口 是半双工工作模式,因此当程序中有多条通讯程序段时,一定不能出现两个或以 上的通讯程序同时被执行的情况。 参考文献: 1.PLC 应用技术手册(程序篇),中达电通 2.VFD-M 变频器手册,中达电通 3.表二、表三来源与网络论坛 作者简介 赵雅,荷力胜(广州)蜂窝制品有限公司。2000 年毕业与南阳理工学院,从事现场 设备管理维护。 联系方式:广州市萝岗区永和开发区新业路七号,邮编:511356 电话:020-32221900-605 Mail:hege377@163.com
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