1、1一台 PLC 与多台变频器基于 RS-485 组网通讯的应用摘要：本文主要介绍台达 VFD-B系列变频器同三菱 FX2N系列 PLC组网通讯的控制系统，这套系统应用于我公司硫化发泡机的自动控制系统，在此将简单的介绍一下系统的硬件组成、工作原理以及在控制系统程序设计方面的见解。 关键词：PLC；变频器；RS-485 通讯 中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号： 引言 工业自动化的控制广泛采用了交流变频器与可编程序控制器，而当今基本上所有变频器和 PLC都具有 RS-485串行通讯的功能，而且 RS-485串行通讯方式具有良好的抗噪声干扰性、长传输距离（最大传输距离达1219.2m1
2、）和多站点能力（在总线上允许连接多达 128个收发器1） ，最高传输速率达 10Mb/s等优点，组网通讯成本低。因此，在硫化发泡机改成自动控制的技改项目中应用了 RS-485串行通讯将一台 PLC与 8台变频器组成一个控制系统。在该系统中，主控装置是 PLC，受控装置是变频器，执行机构是两台发泡机 8个完成不同功能的电动机。PLC 能够全程控制并监测这 8台变频器的运行参数。这样可以方便用户的使用，同时大大提高调胶时的效率和质量。 硫化发泡机的结构及控制系统的组成 2硫化发泡机主要由 4个动力部份组成：明胶（也叫 C胶）泵、乳胶泵、乳胶与空气混合泵、乳胶与明胶混合泵。没改造前，这 4个泵是通机
3、械调节转速来达到控制流量的目的，调节步骤多、操作繁重、调节时间长。要取代这种繁重的手工操作，最直接、实用的办法就是用PLC统一控制这 4个泵对应的变频器，进而控制它们的转速，且变频器的调速范围要从 0Hz到 60Hz,显然变频器的多段速功能无法满足要求。 台达 VFD-B系列变频器自身集成有 RS-485通讯口，通讯地址从 01H到 FEH2，也即通过 RS-485通讯模式，PLC 可以和 254台 VFD-B系列变频器组网通讯。 由于三菱 FX2N系列本身没有 RS-485通讯口，因此再加装一块 FX2N-485-BD通讯板与两台发泡机的 8台变频器组成一个通讯网络，PLC 作为主站，变频器
4、作为从站。为能够满足 RS-485网络电流环的工作要求，使PLC与变频器能正常通讯，在 FX2N-485-BD通讯板的终端 RDA与 RDB之间并联一个 110 终端电阻。PLC 与变频器之间通过网线连接，PLC 通讯板的 SDA、RDA 端口与变频器 RS-485口的 SG+端口连接，通讯板的RDB、SDB 端口与变频器 RS-485口的 SG-端口连接，通讯板的 SG端口与变频器 RS-485口的 GND端口连接。至此，PLC 与变频器只要遵守一定的通讯协议便可成功通讯、交互数据讯息了。 2.通讯协议的格式和参数设定 通讯协议是指通讯双方按照一定的数据格式来交换数据的约定。通讯的双方都要按
5、照这种格式来发送和接收数据。台达 VFD-B变频器的通3讯协议格式有 6种，本系统采用 7，N，2 for ASCII 格式，即 1位起止位、7 位数据长、2 位停止位的格式。图 1.为变频器采用的资料格式。 图 1.（资料格式 7，N，2）的字符结构 变频器通讯格式的起始符为 3AH，主要功能码有：03H 读出变频器寄存器内容、06H 写入一笔资料到变频器的寄存器、08H 回路侦测、10H 一次写入多笔资料至变频器的寄存器。检查码是从通讯地址开始到资料内容数据结束加起来的和再取 2的补数的值。结束符高 8位为 0DH、低 8位为 0AH，每 8个字节由两个 ASCII码组成。 21 变频器参
6、数的设定 为保证 PLC能准确与每台变频器通讯，每台变频器必须设定唯一的通讯地址。一号发泡机的明胶泵变频器地址 09-00设为何 01，乳胶泵设为 02，乳胶与空气混合泵设为 03，乳胶与明胶混合泵设为 04；二号发泡机顺序对应的变频器地早班设为 05、06、07、08；通讯速率09-01设为 02，(19200bps)；通讯错误处理 09-02设为 00，警告并继续运转；通讯超时 09-03设为 00，不检测，在 PLC程序中有通讯错误检测；通讯资料格式 09-04设为 00。 22 PLC 的通讯设定 三菱 FX2N系列 PLC的通讯格式通过特殊数据寄存器 D8120设定，用一条传送指令
7、MOV H0C98 D8120 便完成了 PLC的通讯格式设定。即设定了 PLC的通讯格式为：有起止符和终止符、7 位数据长、2 位停止位、4通讯速率（波特率）19200bps、RS-485 接口调制解调器模式。配合变频器的通讯格式。由于数值不大，同时为了数据容易处理，十六进制数与ASCII码的转换指令采用 8位模式。 PLC 控制系统的程序构想与实现 两台发泡机在工作过程中不允许任何一台变频器停下，为了避免因通讯故障而导至变频器的突然停止，从而造成胶水出现质量问题。这个系统的 8台变频器都采用外部端子控制起动和停止，变频器外部的起动端子与 PLC的控制起动、停止的输出端子相连；而变频器的运行
8、频率由PLC通过 RS-485通讯给定，最恶劣的情况也就是通讯出错频率更改不成功，但变频器还会维持改动前的频率工作，不会出现大的质量问题。 考虑到 PLC程序应能快速修改完 8台变频器的频率，并能判断是否修改成功。利用 PLC特有的循环扫描工作方式，将修改 1号变频器的指排在最前，2 号到 8号的按顺序紧跟其后。每次写入一个频率，跟据变频器响应回来的讯息，取变频器的当前设定频率与 PLC写入的频率比较，如相等则为修改成功，此时负责 1号发送的状态元件复位，1 号状态元件的下降沿触发 2号发送，通讯正常的情况下，在同一扫描周期可以改完8台变频器的频率。如果修改没有成功，则对应的状态元件驱动定时器
9、间隔 0.2秒不断的触发串行通讯指令继续发送，直至发送成功。同时,发送不成功时变频器对应的状态元件会在触摸屏上显示出来,提醒操作人员。 这种发送一台数据成功后马上通知发送下台数据的方式，不仅比定时发送准确省时，还有一个更大的优点：可以根据硫化的速度，调出工艺表中不同变频器的频率参数一起同时写入。编程上只需将所有变频器5对应的发送状态元件同时置位就可以了，极大简洁了 PLC程序。当不用修改频率的时间到达到二分钟或三钟后，定时读取变频器运行频率的定时器开始计时，定时一到便开始读出从 1号到 8号变频器的当前运行频率，并显示在触摸屏上。如一直没有修改频率的要求，则 3秒时间间隔读一次变频器的运行频率
10、与运行电流。如果刚好在读取变频器的数据时，有修改频率的要求，无论读到哪一个变频器的数据都会马上中断读取程序，即时执行修改频率的程序。以最快速度响应调速的即时性。 由于采用 8位数据模式，计算检验码总和时要用位组合元件 K4M10将存储频率的十六位数分成高 8位 K2M18与低 8位 K2M10两个 8位数据后，才能用 CCD指令计出总和，程序上用再用总和与 K255异或，取异或结果的低 8位再加 1便是要求的检查码（也即 CCD总和再取 2的补码） 。这样便实现了检查码的自动计算。 4.结语 PLC 与变频器的综合运用已经在工业自动化控制领域中占有十分普遍的地位，这个 PLC与变频器组成的控制系统最主要满足了三个要求。第一，每台发泡机的四个电机能根据操作者输入的速度运行，能单独微调；第二，能根据实时硫化的速度，调出根据工艺要求预定好的存储在 PLC寄存器里的工艺参数，实时改变电机的转速；第三，能实现通讯出错自检，通讯出错后报警，报警后维持出错前的参数运行，保证不出现硫化质量。这样，报警只是提醒操作人员注意出胶质量，修改参数没有成功，需要注意。 RS-485 通讯组网的功能很强大，这个系统应用的也许还不很全面，6但确实解决了一些实际应用的问题。 【参考资料】 1梁耀光，余文烋 .电工新技术教程。2007 2三菱可编程控制器编程手册 3台达 VFD-B系列变频使有手册
