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1、检测与控制机械研究与应用 3PLC与变频器的 RS - 485串行通信控制周宇 , 梅顺齐(武汉科技学院 ,湖北武汉430073)摘要:基于 RS - 485串行通信技术 ,研究了利用欧姆龙 CP1H 可编程控制器和三菱 FR - E540变频器的串行通信功能 ,搭建变频调速控制系统 ,实现可编程控制器对变频器的上位控制。介绍了控制系统中串行通信协议的写法 ,硬件的设置 ,并给出了变频调速编程的实例。实验证明利用 RS - 485通信协议搭建的控制系统具有接线简单 ,控制精度高 ,抗干扰能力强的优点。关键词:可编程逻辑控制器 ( PLC) ;变频器 ; RS - 485串行通讯;控制系统中图分
2、类号: TN773文献标识码: A文章编号: 1006 - 4414 ( 2009) 02 - 0109 - 03The RS - 485 ser ia l comm un ica tion technology between PLC and frequency converterZhouYu, M ei Shun - qi(W uhan un iversity of science and eng ineering, W uhan Hubei430073,Ch ina)Abstract: Based on the RS - 485 serial communication technolo
3、gy, utilizing the serial communication technology of OMRON CP1H p rogrammable logic controller and M itsubishi FR - E540 frequency converter are researched to put up a frequency con version control system , realizing PLC upper control for frequency converter. The w riting method of the communication
4、 p roto22col, the hardware setting are introduced, and a frequency conversion p rogramm ing examp le is given. The experiment p roved that using the serial communication technology can make control system easy connection, high control accuracy and strong anti - interference.Key words: p rogrammable
5、logiccontroller ( PLC) ;frequency converter; RS - 485 serial communication;control system1引 言随着工业现场控制技术的不断发展 ,通过变频器实现电动机的变频调速已经成为电机调速的主要方式。目前许多变频器都附带了串行通讯功能 ,这样由变频器与上位控制器组成的串行通讯控制系统比传统的端子接线控制方式有了更强的抗干扰能力 ,更高的传输速率 ,并且可以很方便的实现一台上位控制器对多台变频器参数的控制。工业上与变频器进行串行通讯的上位机主要有两种 1 : 采用工控机与变频器通讯 ,工控机的操作比较灵活 ,支持各种高
6、级语言 ,但是由于价格高昂又不利于机电工程师编程 ,且硬件使用上存在的各种缺陷 ,使得此种方式较少使用到可靠性要求较高的控制系统中 ; 采用可编程控制入输出指令 , 以发送和接受数据。本文所采用的CP1H 型 PLC有两个 RS - 485通信端子 ,使用前需要预置使用的串口 ,由 PLC通讯控制的变频器 ,最多可达到 32 台 ,在进行 RS - 485 通讯前 ,先要进行正确的硬件连接和参数设置 ,接线图如图 1所示 2 。图 1PLC与变频器的接线图器 ( PLC ) 的串行通讯口与变频器通讯 ,由于 PLC 的高可靠性和新型人机界面 ( HM I) 触摸屏技术的普及 ,用 HM I +
7、 PLC对变频器进行穿行通讯控制方式的应用越来越广泛 , 本文主要介绍 OMRON 公司的CP1H 型 PLC对三菱公司FR - E540 变频器的串行总线通讯控制。2 控制系统组成和通讯参数的设置RS - 485串行通讯是一种典型的无协议通信 ,即不使用固定协议 ,不经过数据转换 ,通过通信端口输PLC对多台变频器进行通讯时 ,要在最末端的变频器处设置一终端阻抗 , 阻值为 100, 并且把 PLC 的工作设定用拨码开关引脚 1 置为 ON ,表示有终端电阻存在。现以采用 CP1H 的串行口 1 对一号变频器通讯为例 ,来说明各参数的设置。选择 CP1H 的串口 1进行 RS - 485通讯
8、 ,首先需要在串口上外接 RS - 485 通讯选件板 ,推荐型号为CP1W - C IF11。同时将拨码开关SW 4 置 O FF,表示串口 1通讯可用。3 收稿日期: 2009 - 03 - 06作者简介:周 宇 ( 1983 - ) , 男 ,湖北荆州人 ,硕士 ,研究方向:磁力机械研究与机电一体化技术。109 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:/检测与控制机械研究与应用 为了使 PLC和变频器能够进行正确的 RS - 485 通讯 ,必须设置相互认
9、可的参数 ,使得通讯的数据帧一致。FR - E540 变频器的通讯参数可以通过面板设置 ,变频器设置参数如表 1所示。表 1变频器串行通讯参数设置参数号名称设定值说明117站号0 31变频器站号484800 波特118通讯速率969600 波特19219200 波特8 位0停止位长 1 位119停止位长 /1停止位长 2 位字节长7 位10停止位长 1 位11停止位长 2 位奇偶校验0无1201奇校验有 /无2偶校验设定数据接受通讯再试0 10错误后允许的121再试次数次数通讯错误时 ,电9999机滑行到停止通讯校验0不通讯0. 1 999. 8通讯校验时间间隔122时间间隔9999通讯校验中
10、止等待时间0 150数据传输到变频器的响应时间123设定9999用通讯数据设定CR. LF0无 CR /LF1有 CR ,无 LF124有 /无选择2有 CR /LFCP1H 的通讯参数设置比较独特 ,省去了对专用通讯寄存器的设置 ,直接通过 OMRON 软件 CX - Pro2grammer,按照步骤 PLC设定 串口 1 通信设置 进行 PLC通讯参数的设置 ,需要注意 PLC中的各3. 1 变频器数据设计PLC对变频器的通讯可分为 5 个阶段: PLC通讯请求发送到变频器; 变频器数据处理; 从变频器返回数据给 PLC; PLC 处理返回数据 ; PLC 再次返回应答。十六进制数据在 P
11、LC 与变频器之间使用的是 ASC码传输。在完成不同的指令功能时通讯格式不一样 ,常用的指令有 HED (运行频率写入 )H6F (输出频率 ) HFA (运行 ) 指令。如将频率 50Hz 输入到一号变频器 ,其数据帧格式如表 2 所示。表 2中 , ENQ 表示通讯请求 , 01 是一号变频器站号地址 , ED 为运行频率写入 ,等待时间 1M S, 1388 表示变频器运行频率 50Hz 将指令转换为 ASC 代码得到 “H05H30H31H45H44H31H31H33H38H38 ”。数据帧最后一个字节八位 ,是总和校验码 ,其数值是由被校验的 ASC数据的总和的最低一个字节 ( 8
12、位 )表示的 2个 ASC数字。如上例 H30 + H31 + H45 + H44+ H31 + H31 + H33 + H38 + H38 = 1EF,取结果的低 8位 EF转化位 ASC 数据得到 H45H46。综上所述 , 按照变频器通讯协议 , 将 50Hz频率写入一号变频器 , 需 由 PLC 输 出 的 ASC 代 码 为:“H05H30H31H45H44H31H31H33H38H38H45H46”。表 2数据帧格式定义控制从机指令等待运行数据校验代码站号代码时间总和指EN01ED11388令QaHHHHHHHHHHhhs033443333344c501541138856参数要与变
13、频器参数设置一置 , 否则将出现通讯故3. 2 PLC 的通讯命令障。在 CX - Programmer中进行串口一参数设置的具PLC用于串行通讯的命令主要有串行发送指令体情况 ,如图 2所示。TXD ( - )和串行接受指令 ( - ) ,其梯形图如图 3所示。图 3PLC串行通讯指令参数“S”为发送信息的首地址 ,“D ”为接受信息的首地址 ,“C”为控制字 ,主要为发送或接收字节的图 2PLC串口参数设置顺序以及通讯端口的选择。“N ”为发送接收信息的字节数 ,一个字所存放的 A SC 字符为两个字节 ,所3 PLC 和变频器的通讯程序设计以每次发送接收的信息为“S (D ) S (D
14、) + (N 2 )- 1”重的内容 3, 4 。例如 :一次发送 TXD ( - )的指令110 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:/检测与控制机械研究与应用 参数为: S =DM0000, C = #0100, N = #0016,则此次发梯形图中的 A392. 13 为串口 1 通讯发送可行标送的任务是把从 DM0000开始的 16字节的内容以高志 ,当发送可行时为 ON。以上程序是将频率写入变字节在前 ,低字节在后的顺序从端口 1发送出去。将频器
15、,但电动机还不能运转 ,需向变频器发送 HFA 指50HZ的频率由 CP1H 的串行端口 1发送给一号变频令 ,该指令可控制电机正 ,反转和停止 ,具体指令写法器的完整梯形图如图 4所示。和编程思想与上述过程类似 ,在此不详细说明。4结 语通过上述方式编写的 PLC 与变频器串行通讯控制程序 ,在高速磁耦合试验台控制系统中得到了应用。实践证明 ,可以利用串行通讯控制技术得到电机的任意需要转速 ,而且只使用一根屏蔽双绞线 ,就能控制多台变频器 ,简化了现场接线 ,极大的提高了抗电磁干扰能力。该项技术应用前景十分广泛。参考文献: 1 刘万里 ,殷华文 ,李壮举. 通过串行通讯实现 PLC对变频器的
16、控制 J . 现代电子技术 , 2001, ( 11) : 83 - 84. 2 张志明. 基于 RS - 485 的变频器与 p lc的通讯技术的研究 J .现代制造工程 , 2005 ( 12 ) : 82 - 92. 3 孟祥霓. PLC 与变频器的串行通讯设计 J . 信息技术 , 2005,( 9 ) : 99 - 100. 4 徐世许. 可编程序控制器原理 应用 网络 M . 合肥: 中国科图 4PLC梯形图程序学技术大学出版社 , 2002.(上接第 106页 )蹄不能及时回位 ,都有可能导致车辆滑行距离缩短 , 油耗上升的故障。经检查 ,此车 AB S的 ECU 与放泄阀、隔离
17、阀的电磁线圈一起被密封在一个壳体内 ,于是用钢锯条和电烙铁配合 ,小心地将上盖打开。经过对集成线路板上各元件尾脚的检查 ,发现一处较大焊点的焊脚有脱焊现象 ,对该焊脚焊牢后 ,又对所有各脚进行了排查 ,确保无虚焊后 ,用 AB 胶调和好 ,按原来的样子将上盖粘牢。装车试验 ,经路试故障排除。4结 论目标更加明确 ,从而减少了现场运用经验对 AB S故障诊断和设备维修的盲目性 ,具有较高的智能性。与其他方法相比 ,本方法具有快速、简便的特点 ,并且通过实例验证了此方法在汽车 AB S故障诊断中的可行性。参考文献: 1 周志英. 模糊数学在汽车故障诊断中的应用 J . 长沙大学学报 , 2005
18、( 2) : 19 - 21. 2 王 蔚 ,宋加涛. 模糊诊断技术在电路故障分析中的应用 J .现代电子技术 , 2004 ( 15 ) : 100 - 102.本文用模糊诊断矩阵描述汽车 AB S不能进行正常工作的故障征兆与这一故障原因之间的关系 ,进而用模糊关系方程计算出 ABS发生故障的概率的大小 ,使故障的模糊状态得到了反映 ,故障前期诊断的 3 李岭森 ,杨伟东. 模糊逻辑在工程机械液压系统故障诊断中的应用 J . 河北工业大学学报 , 1998 ( 4) : 28 - 32. 4 肖云魁. 汽车故障诊断学 (第二版 ) M . 北京:北京理工大学出版社 , 2006.(上接第 1
19、08页 )统 ,就是电流变技术在机械行业应用的一个典型 ,本加工与模具 , 2007 ( 5 ) : 18 - 20.系统能够提高加工响应的实时性 ,增加张力控制的精 3 曹 凤. 精密高速走丝电火花线切割机研究与开发 J . 四川大学学报 (工程科学版 ) , 2003, 35 ( 6 ) : 86 - 90.度 ,从而提高加工的质量和生产效率 ,也为进一步实 4 董广强. 双贮丝筒可调电极丝恒张力控制装置的研究 J . 农机现微小张力的恒张力控制提供了新思路。化研究 , 2005 ( 5 ) : 83 - 85.参考文献 : 5 邱士安. 高速走丝线切割机电极丝恒张力的实验及分析 J . 现 1 杨俊杰. 快走丝线切割机床电极丝恒张力机构的实验研究 J .代制造工程 , 2005 ( 12) : 84 - 85. 6 李 斌. 电流变阻尼器及其在减振应用中的研究 D . 西安: 西现代机械 , 2006 ( 3 ) : 95 - 96.北工业大学 , 2001. 2 姜 坤. 电火花线切割加工双贮丝筒恒张力控制的研究 J . 电111 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.http:/