三菱PLC与变频器通讯案例

引言

在工业自动化控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）与变频器的组合应用极为普遍。这种组合不仅提高了生产效率，还增强了系统的灵活性和可靠性。三菱PLC以其卓越的性能和广泛的应用基础，成为众多自动化控制方案的首选。本文将详细介绍三菱PLC与变频器通讯的一种高效实现方式，涵盖系统配置、硬件安装、参数设置、PLC编程等关键步骤，旨在为技术人员提供一个全面、实用的技术参考。

一、系统配置与硬件组成

1.1 系统硬件概述

本案例采用三菱FX2N系列PLC与三菱系列变频器（如S500、E500、F500、F700、A500、V500等）进行通讯。系统配置主要包括PLC主机、通讯模板/模块、功能扩展存储盒、变频器以及必要的连接电缆和终端阻抗器。

PLC主机：FX2N系列PLC（软件版本FX-PCS/WIN-C V3.00及以上）。

通讯模板/模块：FX2N-485-BD通讯模板（最长通讯距离50m）或FX0N-485ADP通讯模块+FX2N-CNV-BD板（最长通讯距离500m）。

功能扩展存储盒：FX2N-ROM-E1，安装在PLC本体内，用于扩展通讯功能。

变频器：支持RS-485通讯口的三菱变频器，总数量不超过8台，可相互混用。

连接电缆：RJ45电缆（5芯带屏蔽）。

终端阻抗器：100Ω终端电阻，用于消除通讯障碍。

1.2 硬件安装方法

（1）电缆压接：使用网线专用压接钳将RJ45电缆的一头与RJ45水晶头进行压接，另一头则按图示方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的P5S端头不接。

（2）安装通讯模板与存储盒：揭开PLC主机左边的面板盖，将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装到位，然后盖上面板。

（3）连接变频器：将RJ45电缆分别连接至各变频器的PU口，网络末端变频器的RDA、RDB之间连接一只100Ω终端电阻，以消除通讯障碍。

二、变频器通讯参数设置

为了确保PLC与变频器之间的正确通讯，必须在变频器中设置与通讯相关的参数，如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等。这些参数通常通过操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行设置。

站号：用于区分网络中的不同变频器。

通讯速率：通常设置为9600bps，与PLC的通讯速率相匹配。

停止位长/字长：根据通讯协议的要求进行设置。

奇偶校验：用于检测数据传输中的错误。

在三菱变频器中，这些参数通常通过Pr.117~Pr.124等参数进行设置。

三、PLC编程与通讯实现

3.1 通讯方式

PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯，PLC作为主机，变频器作为从机。一个网络中只有一台主机，主机通过站号区分不同的从机。它们采用半双工双向通讯，从机只有在收到主机的读写命令后才发送数据。

3.2 PLC语句表程序示例

以下是一些典型的PLC语句表程序示例，用于实现变频器的运行监视、运行控制、参数读取和参数写入等功能。

运行监视：通过PLC持续监视指定站号的变频器的转速（频率）。

LD M8000         ; 运行监视
EXTR K10 K0 H6F D0
; EXTR K10:运行监视指令
; K0:站号0
; H6F:频率代码
; D0:PLC读取地址（数据寄存器）

运行控制：PLC向指定站号的变频器发出正转指令。

LD X0            ; 运行指令由X0输入
SET M0           ; 置位M0辅助继电器
LD M0            ; 
EXTR K11 K0 HFA H02
; EXTR K11:运行控制指令
; K0:站号0
; HFA:运行指令
; H02:正转指令
AND M8029        ; 指令执行结束
RST M0           ; 复位M0辅助继电器

参数读取：PLC持续读取指定站号的变频器的指定参数（如下限频率）。

LD X3            ; 参数读取指令由X3输入
SET M2           ; 置位M2辅助继电器
LD M2            ; 
EXTR K12 K3 K2 D2
; EXTR K12:变频器参数读取指令
; K3:站号3
; K2:参数2-下限频率
; D2:PLC读取地址（数据寄存器）
OR RST M2        ; 复位M2辅助继电器

参数写入：PLC将指定站号的变频器的指定参数（如加速时间、减速时间）变更为指定值。

LD X1            ; 参数变更指令由X1输入
SET M1           ; 置位M1辅助继电器
LD M1            ; 
EXTR K13 K3 K7 K10
EXTR K13 K3 K8 K10
; EXTR K13:变频器参数写入指令
; K3:站号3
; K7:参数7-加速时间
; K8:参数8-减速时间
; K10:写入的数值
AND M8029        ; 指令执行结束
RST M1           ; 复位M1辅助继电器

四、Modbus RTU通讯协议应用

除了上述的扩展存储器通讯方式外，三菱PLC与变频器还可以通过Modbus RTU通讯协议进行通讯。Modbus RTU是一种广泛应用的串行通讯协议，其物理层采用RS-485等异步串行标准。三菱700系列变频器能够从RS-485端子使用Modbus RTU通讯协议进行通讯运行和参数设定。

4.1 变频器设置

在进行Modbus RTU通讯时，需要在变频器中设置相应的通讯参数，如站号、通讯速度、奇偶校验等。同时，还需确保Pr551等参数正确设置，以启用Modbus RTU通讯模式。

4.2 PLC设置

在PLC方面，需要对通讯格式D8120进行设置，以确保PLC与变频器之间的通讯参数相匹配。设置值通常为0C87，即数据长度为8位、偶校验、停止位1位、波特率9600bps等。

4.3 通讯程序示例

采用Modbus RTU协议与变频器通讯的PLC程序相对简单。例如，当X1接通一次后，变频器进入正转状态；当X2接通一次后，写入变频器运行频率60HZ；当X3接通一次后，变频器进入停止状态。这些操作均通过PLC的输入输出指令和Modbus RTU通讯指令实现。

五、注意事项与故障排查

在PLC与变频器通讯过程中，可能会遇到一些常见问题，如通讯失败、数据错误等。以下是一些注意事项和故障排查方法：

确保PLC与变频器之间的连接电缆正确无误，且接触良好。

检查变频器中的通讯参数设置是否正确，包括站号、通讯速率、奇偶校验等。

在PLC编程时，确保使用了正确的通讯指令和参数。

如遇到通讯故障，可尝试复位PLC和变频器，或重新检查连接电缆和通讯参数设置。

在实际应用中，还应注意PLC与变频器之间的电磁干扰问题，可采取适当的屏蔽措施和接地方法以减少干扰。

六、结论

三菱PLC与变频器的通讯实现是工业自动化控制系统中的重要环节。通过合理的系统配置、硬件安装、参数设置和PLC编程，可以实现高效、可靠的通讯控制。本文介绍的扩展存储器通讯方式和Modbus RTU通讯协议均为实际应用中的有效方法，具有广泛的适用性和实用性。希望本文能为技术人员提供有益的参考和借鉴。