变频器plc通信控制应用基础.doc

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1、变频器plc通信控制应用基础第一讲 变频器PLC控制方法控制方式：一 开关量控制通过其输出点直接与变频器的开关量信号输入端子相连，通过程序控制变频器的启动，正反转，复位停止等，也可控制变频器的多段速运行，还可以控制变频器的运行速度特点：方便简单，易理解，速度调节精度低二 模拟量控制，三 通信方式控制PLC通过通信对变频器进行各种控制和监控处理，通信控制方式抗干扰能力强，控制成本低，传输距离远，控制数量多，但程序编制复杂，目前，已在实际中得到了广泛使用通信控制内容1 对变频器进行运行控制（PLC 变频器）2 对变频器进行监控（变频器 PLC）3 变频器进行参数修改（PLC 变频器）4 读取变频器

2、参数值（变频器 PLC）第二讲 数字通信基础第一节 1 数制与码制2 数据通信方式3 PLC网络通信方式，4 通信协议 码制和ASCII码编码：用二进制表示各种数字，字母和符号的编制码制:形成统一标准的编码规定。ASCII码：用于文字数据的国际标准编码规定，用七位二进制数来表示各种数字，字母和符号，其特点是用最高位（b7）作奇偶校验位常用ASCII码表二 数据通信方式1 按传送位数分类：并行通信 串行通信同步传送，异步传送2 按传送方向分类：单工 半双工 全双工3 按数据是否进行调制分类： 基带 频带4 按通信介质分类：并行通信并行通信按字或字节为单位进行传送，字中各位是同时进行传送的，n位必

3、须安n根线，其特点是传送速度快，通信线多，成本高，不适宜做长距离数据传送，计算机或PLC内部总线都是以并行方式传送的，PLC和各个模块之间也是通过总线交换数据的。串行通信串行通信是按一位一位传送数据的，通信线路少（仅二，三根），成本低，但传送速度慢，数据传送过程复杂，适用于距离长但对速度要求不高的场合，在PLC网络通信中绝大多数采用串行通信。串行通信根据其传送数据时数据信号是否与时钟频率同步分成同步通信和异步通信两种方式。同步传送同步传送是指在约定的通信频率下，发送端把多个字符组成一个信息组（也叫信息帧），每帧的开始用同步字符来表示，传输时，始终保持连续的数据流，不允许有间隙同步传送是以数据块

4、为单位传送的，传送速度高，一般用于传输速度较高的场合，同步传送对设备要求高成本也高，适用于大型PC控制系统中。 异步传送异步传送是指在数据传送的过程中，发送方可以在任何时刻传送字串，两个字串之间的时间间隔是不固定的，接收端必须时刻做好接受的准备，但在传送一个字串（也叫一帧）时，所有的比特位是连续发送的，异步传送速度低，但通信方式简单可靠，成本低，容易实现，广泛的应用在PLC系统中第三课时 异步传送之数据字符格式起始位：信息开始，接受方用这个位使自己的接受时钟与数据同步，1位数据位：信息的内容，一般5到8位，也叫信息位，校验位：校验数据传送的正确性，可以没有，1位停止位：信息的结束，可以是1位，

5、1.5位，2位传送8位数据45H(0100，0101B)，奇校验，一个停止位，则信号线上的波形如下图所示那样，发送顺序是0010波特率是指在异步传送时，每秒钟所能传送的比特数，即一秒钟传送多少个一位二进制数。PLC通信中常用的波特率是300,600,1200,2400,4800,9600,19200 bit/秒等在PLC通信中，发送方和接收方的波特率必须一致，否则数据不能传送。异步传送之奇，偶校验奇校验：一组给定数据中“1”的个数为偶，校验位为1“1”的个数为奇，校验位为0偶校验：一组给定数据中“1”的个数为偶，校验位为0“1”的个数为偶，校验位为1奇偶校验方法简单，实用，但无法确定哪一位出错

6、，也不能纠错。通信格式通信格式是指通信双方在数据长度，奇偶校验位，波特率，起始位，停止位等内容进行统一规定。在主从通信结构中，从站的上述格式内容分布在其通信参数中，确定好从站的通信参数组，再设定通信格式字，以16进制存入主站的指定的特殊存储单元中。主，从站的通信格式如果不一致，则双方不能正确的进行通信数据传送方向单工通信方式：数据传送始终保持同一方向半双工通信方式：数据传送是双向的，但某一时刻只能在一个方向上传送全双工通信方式：数据传送在任何时刻都可以在两个方向上传送基带传送与频带传送数据传送时，按是否对数据进行调制分为基带传送：对数据不进行任何调制，直接传送数据的方式频带传送：把数据信号调制

7、到某一频带上再进行传送的方式。数据信号到达对方后，还必须经过调节后才能使用在PLC通信中，大多数采用基带传送，仅当传送距离达到一定时，才可能采用频带传送通信传送介质变频器PLC控制中，大部分采用双绞线PLC通信系统的分类1 PLC与计算机之间的通信2 PLC与PLC之间的通信3 PLC与控制装置之间的通信 和变频器通信指令：RS两台PLC之间的通信利用通信参数设置主从站及通信方式其通信数据传送方式为并行通信方式，分标准并行通信模式和高速并行通信模式两种主站：可以对网络中其他设备发出初始化请求从站：只能响应主站的请求，不能发出初始化请求 多台PLC联网时，有两种通信方式，主从1：N通信：只有一个

8、主站，其余皆为从站，其通信由主站控制掌握令牌N:N通信：没有主站和从站，其通信采用令牌总线存取控制技术PLC网络M: N通信方式这也是PLC网络的一种通信方式，设总线上有M台PLC，其中N个为主站（N(M)）其余为从站，又陈昨日称作浮动M：N通信方式它的通信结合上面的主从及令牌通信模式，令牌在主站中流动，获得令牌的主站，再以主从方式与主从站通信PLC控制装置的通信方式 1：N主从式通信方式，PLC是主站，其余皆为从站主站与任一从站均可单向或双向数据传送，从站与从站之间不能相互通信，如有数据传送则通过主站中转主站编写通信程序，从站只需设定相关的通信协议参数。第四课时 通信协议1 PLC与控制设备

9、的控制要求2 通信协议基本知识3 RS232和RS485串行接口标准4 MODBUS通信协议5 三菱FR-E500变频器专用通信协议一 PLC与控制设备通信技术要求1 网络通信方式 主，从站的确定，从站的数量，编号2 数据通信方式 并行，串行？同步，异步？数据传送方向？是否调制？3硬件接口标准（电气接口）电气特性（逻辑电平，节点数，发送方式） 传送波特率，介质，距离 接口形式，引脚定义，连接方式4 数据传送格式（软件接口） 起始位标志信息内容（功能码，地址码，信息码）检验方法停止位标志结束标志PLC与控制设备采用通信方式采用1：N主从式通信，其中PLC是主站，控制设备为从站，从站的数量由所用的

10、接口标准确定采用串行异步数据传送方式，传送方向为半双工或全双工，数据传送一般为基带传送，采用双绞线作为通信介质采用电气接口为RS232/RS422/RS485标准接口为PLC及控制设备接口采用标准的通信协议或控制设备自订的专用协议为通信协议通信协议的基本要求：开放系统互联（OSI）参考模型通信协议：通信协议又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一种约定，约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，纠错检误方式及控制定义等问题作出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程 通信协议还包括电气接口标准，但它是另外制定的，不在有关数据传送的通信协议内HDLC的数据信息帧结构起始

11、码：一般为一个特殊的标志(某一个ASCII码符)为信息帧的起始边界，又叫帧头，头码等地址码：设备在网络通信中的站址控制码：信息帧中最主要的内容，表示发送方要求接收方做什么，又叫“功能码”，控制码不可缺少信息码：对参与校验的数据进行校验所形成的码，校验方法由通信协议规定，校验码一般不能省略，停止码：一般为一个或二个特殊的标志（ASCII码符），为信息帧的结束边界，又称结束码，尾码，帧尾等，异步传送之求和校验求和校验是三菱FX PLC指令CCD所采用的校验方法求和校验分两部分：一部分为列校验，将按列进行偶校验之校验码保存核对，另一部分是将所有数据进行求和并保存核对三菱变频器采用偶校验异步传送之其它

12、校验LRC校验（纵向冗余检测） 校验方法是将所有数据位相加，并求和（低8位）的补码（求反加1）CRC校验（循环冗余检测） 校验方法比较复杂，详见资料异或校验 校验方法是将所有数据位逐位进行异或运算，取最后异或结果异或校验例讲（同为0，异为1 本身为列偶校验）第五课时 第三讲，通信协议（第二节）三 RS232和RS485串行接口标准RS232之电气特性（串行）DTE数字终端设备DCE数据通信设备一般用2号3号5号脚RS232之不足之处1 接口信号电平高（5V15V），易烧坏接口电路芯片。不能与TTL电路电平兼容。2 波特率低，仅20Kbit/s，传输效率低3 采用不平衡的单端通信传输方式，易产生

13、共模干扰，抗干扰能力差，4 传输距离短仅50米，长距离需加调制RS485接口标准介绍RS485是在RS422基础上发展起来的，它采用平衡驱动器和差分驱动器的组合，具有很好的抗噪声干扰性能，它的最大传输距离为1200米，实际可达3000米，传输速率最高可达10Mbit/s RS485采用半双工通信方式，它允许在简单的一对屏蔽双绞线上进行多点，双向通信，利用单一的RS485接口可以很方便的建立起一个分布式控制的设备网络系统，因此RS485现已成为首选的串行接口标准 大部分控制设备和智能化仪器仪表设备都配置有标准的通信接口RS232电阻加在末端RS485电阻一般为120欧姆，小于300米可以不加 注

14、意四线制接线注意RS端注：若三菱FX2N采用通信卡FX2N-485-BD时，应设置b11b10b9=”110”CR是回车，LF是换行/第六课时 通信协议第三讲(林可霉素利多卡因凝胶，宝宝乐维肤膏20130905记录)MODBUS通信协议MODBUS通信协议是一种主从式串行异步半双工通信协议。采用主从式通信结构，可使一个主站对多个从站进行双向通信，它提供了ASCII和RTU两种通信方式，其物理接口为RS232/RS422/RS485标准接口由于MODBUS协议是完全公开透明的，所需的软硬件又非常简单，这就使它已经成为一个通用的工业标准，几乎所有的控制设备和智能化仪表都支持MODBUS通信协议，通

15、过MODBUS协议，不同厂商所生产的的控制设备和只能仪表 就可以连成一个工业网络，进行集中控制。MODBUS之RTU通信方式地址码，功能码，数据区均与ASCII通信方式相同校验码：CRC校验（16位）起始位：无字符，仅保持无信号时间大于10ms停止位：无字符，仅保持无信号时间大于10ms 数据位内容由通信程序编写，所有信息均用十六进制数形式发送和接受MODBUS之功能码（常用）OMDBUS之查询和应答MODBUS协议规定了查询和应答的一些基本规则，而把具体查询和应答的格式留给了设备供应商MODBUS规定，当PLC查询后，变频器回应时，它使用功能码的变化来指示是否有错误发生。无错时，回应相同的功

16、能码，有错时，将返回的功能码最高位b7置1，例如，功能码为03H，无错时应答为03H，有错时，应答为83H第七课时 第四讲 三菱FX与三菱变频器通信控制制 第一节第四讲：三菱变频器与三菱FXPLC通信控制一， 三菱FX系列通信指令解读二， 三菱FR-E500变频器通信参数设置三， RS指令经典法通信程序设计四， 专用通信指令法通信程序设计五， 通信控制硬件接口三菱FX系列通信指令解读1 通信程序常用功能指令2 通信程序相关数据寄存器和继电器3 串行通信指令RS4 HEXASCII变换指令ASCII5 ASCIIHEX变换指令HEX6 校验码指令CCD变址寻址变址寻址也叫间接寻址，它是利用变址寄

17、存器V,Z来进行地址的修改例：MOV D5V0 D100如果：V0=8则：5+8=13、D13D100变址寻址可以使累加程序设计得非常简单组合位元件应用位元件指X,Y,M,S等只处理通，断状态的元件，组合位元件指连续4个位元件为一组的多组位元件K2M0表示2组M位元件，从M0M7K4M10表示4组M位元件，从M10M25位元件组合时，如果其通为1，断为0，则位元件组合也可以表示一组二进制数值通信程序相关D寄存器和标志寄存器D8120：通信格式字寄存器，通信前必须先将格式字写入该寄存器D8161：数据处理位数标志继电器 M8161=ON 处理低8位数据 M8161=OFF 处理16位数据M812

18、2：数据发送标志继电器 M8122=ON 数据发送 发送完毕自动复位M8123：数据接手标志继电器 M8123=ON 接受数据 不能自动复位，要程序RST串行通信指令RS解读之一1 指令形式2 解读：当X0接通时，告诉PLC以S为首址的 m点数据等待发送，并准备接受最多n点的数据存在以D为首址的寄存器中 例：如D0=K9，D100D108数据准备发送 数据接受存放在D500D509中串行通信指令RS解读之二3 数据发送接收顺序程序样式串行通信指令RS解读之三5 RS指令在使用前，必须设置数字模式位数及将通信格式字写入D8120，程序如下：通信格式写入后，应将PLC断电再上电5 RS指令在程序可

19、多次使用，但每次使用的发送数据地址和接受数据地址不能相同，而且不能同时接通二个或二个以上RS指令HEX ASCII变换指令ASCII解读之一1 指令形式2 解读 将以S为首址的寄存器内容十六进制数，转换成相应ASCII码存放在以D为首址的寄存器，n为字符的个数HEX ASCII变换指令ASCII解读之二3 应用（8位数据模式）ASCII HEX变换指令HEX解读之一1 指令形式解读 把S为首址的寄存器中ASC码字符转换成十六进制数存于D为首址的寄存器中ASCII HEX变换指令HEX解读之二校验码指令CCD解读之一1 指令形式解读 将以S为首址的n个数据和进行求和的校验和存D位，列偶校验码存D

20、+1位校验码指令CCD解读之二3 应用（8位数据模式）二 三菱FR-E500通信参数设置第八课时 三菱FX与三菱变频器通信控制 第二节三， RS指令经典法程序设计1 程序设计准备工作2 程序设计例一：运行命令传送3 程序设计例二：频率设定传送4 程序设计例三：变频器参数读取5 经典法程序设计总结程序设计准备工作1 变频器通信参数设置2 设置通信格式字3 PLC软元件（X M C T D）分配4 编写传送数据帧程序设计例一设计要求：试编写三菱FX2NPLC控制三菱变频器FR-E500的正传，反转及停止的通信控制程序X0 正传 X1 反转 X2 停止设置变频器通信参数及通信格式字变频器通信参数设置

21、如下：Pr117=1 1号从站Pr118=192 波特率19200Pr119=10 7位数据，停止位1位Pr120=2 偶校验Pr121=9999 通信错误无报警Pr122=9999 通信检验终止Pr123=9999 由通信数据确立Pr124=0 无CR无LF通信格式字（使用FX2N-485-BD）:H0C96通信参数设置后，须关断变频器电源，再上电进行复位，通信将不能进行软元件功能分配发送数据： D200-D210接受数据： D500-D510求和校验码： D218,D219选取数据格式写入运行命令：格式A,写入运行频率及参数：格式A监视和参数读出：格式B 数据信息编写步骤1 选取选取格式2

22、 填写格式中信息内容3 指定存储单元4 将信息内容转换成ASCII码运行命令数据传送帧（正传，反转，停止） 通信程序：公共程序通信程序：运行程序第九课时 三菱FXPLC与三菱变频器通信控制程序设计例二设计要求：编写三菱FX2NPLC控制变频器FR-E500的正传，并运行频率为25.5HZ变频器通信参数设置同例一，通信格式字：H0C96频率设定数据传送帧.设定频率的写入和监视频率，电流，电压的输出通信程序：正传通信程序：写入频率程序设计例三PLC向变频器要求读出运行频率，输出电流及输出电压值寄存器使用如下：D10D19 数据发送地址D20D29 数据接受地址D30D39 数据接受存储地址D100

23、，D101 频率存放D102，D103 电流存放D104，D105 电压存放运行参数数据传送帧变频器回传参数数据传送帧通信程序：读参数通信程序：回传参数存储经典法程序设计总结第十课时 重点 三菱FX与三菱变频器通信控制 第四节 专用通信指令法通信程序设计1 计数支持及应用范围2 通信格式及变频器通信参数设置3 相关软元件功能4 变频器专用通信指令解读5 通信程序设计技术支持及应用范围支持机型版本确认 相关软元件功能1 特殊继电器2 特殊寄存器变频器运行监视指令解读之一1 指令形式2 解读 按照功能码（S2）的要求，将站址为S1的变频器的数据读到PLC的D寄存器M0接通时，将1号站址的变频器运行

24、频率读到D100寄存器中，H6F读频率3 指令功能码4 数据流向：变频器PLC变频器运行控制指令解读之一1 指令形式解读 按指令功能码的要求，将要求的内容S3写入到变频器中，控制变频器的运行。M0接通时，对5号站址的变频器进行反转运行控制HFA: 运行控制 H04： 反转指令功能码：4 数据流向： PLC变频器变频器参数读出指令解读之二1 指令形式 参数编号为十进制2 解读：将变频器参数编号所表示的参数内容写到D寄存器中M0接通时，将3号变频器的加速时间写到PLC的D100寄存器中 K7：加速时间（Pr.7）第十一课时 三菱FX与三菱变频器通信控制 第五节变频器参数读出指令解读之二3 参数编号

25、 参看“FR-E500三菱变频调速”使用手册中所列参数编号、注意，部分参数是不能读出的4 数据流向：变频器PLC变频器参数写入指令解读之一1 指令形式2 解读 将写入内容为S3的数写入到站址为S1的变频器的参数编号为S2的参数中去M0接通时，对2号站址的变频器，设定其减速时间为D10寄存器的数K8：减速时间（Pr.8）变频器通信指令应用之一1 通信时的程序：驱动条件处于上升沿时，通信开始执行，通信执行后，即使驱动条件关闭，通信会执行完毕 驱动条件一直为ON时，执行反复通信2 与其它通信指令的合用：变频器通信指令不能与RS指令合用3 不能在以下程序流程中使用 EXTR指令不能在CJ-P(条件跳跃

26、)，FOR-NEXT(循环)，P-SRET（子程序），I-IRET（中断）中使用4 驱动及编程处理EXTR指令可以多次编写，也可以同时驱动，同时驱动多个指令时，等一条通信指令结束后才执行下一条通信指令5 通信结束标志继电器M8029 当一个通信指令EXTR指令时，M8029变为ON,且保持一个扫描周期,当执行多个EXTR指令时，在全部指令通信完成前，务必保持触发条件为ON，直到全部同行结束，利用M8029将触发条件复位。通信程序设计例一设计要求：通信控制站址为02的变频器正传，反转及停止运行 M0正传M1反转 M2 停止通信格式字：H0C96分析: 变频器运行控制：EXTR K11 控制功能码

27、：HFA 控制内容：H00停止 H02 正传 H04 反转通信程序通信程序设计例二设计要求 向站址为05的变频器写入下列参数 上限频率 120HZ 下限频率 5HZ 加速时间 1秒 减速时间 1秒分析 复位功能码 HFD 内容H9696 运行模式功能码 HFB 内容 通信H02上限频率参数代码K1 内容12000下限频率代码K2 内容500加速时间参数代码 K7 内容 10减速时间参数代码K8 内容10程序设计例三设计要求 监示站址为01号的变频器的运行状态（正反转）及频率输出（输出实时频率，是否到达设定频率）和故障显示（过载，发生异常）分析：状态监示功能码：H7A 内容 详见变频器手册 频率

28、监示功能码：H6F 内容 暂存D20通信程序第十二课时 三菱FX与三菱变频器通信控制 第六节通信控制硬件接口1 FX2N-485-BD通信板介绍2 FR-E500通信口3 FX-485-BD接线4 RS485通信应用事项FX2N-485-BD通信板介绍FX2N-485-BD是以FX2NPLC的一个简易通信模块，其直接安装在PLC的面板上，用于FX2NPLC与PC机，PLC和控制设备之间进行串行数据传送变频器网线接口FR-E500通信口当PLC连接多台不同型号三菱变频器，须断开P5S引线（剪断2.8引脚线）FX2N-485-BD接线1 四线制2 二线制 地线可不接RS485通信应用事项一1 多站

29、时的连接（连线拓扑）：RS485总线建议采用串接连线拓扑，不容许采用星状连线拓扑及环装连线拓扑 距离长高速采用串接，如果是很短可以采用星接RS485应用事项二2 终端电阻 当传输距离超过300M时，需在两端加接终端电阻两线制时，两端各接一个110欧姆的电阻R3 接地 没有接地线（SG）也可以，但易受干扰，建议以双绞线之屏蔽层为接地线，并以串接拓扑接线4 线径与传输介质 线径与传输距离有一定关系，当距离加长时，型号的损失越大，因此，在长距离通信时为保证信号能正确传输，必须采用线径较大之双绞线传输介质对传输信号影响极大，在传输速率较高时，较差的传输介质（PVC）之双绞线信号衰减极大，传输距离缩短易

30、受干扰，这时应采用介质较好的聚乙烯（PLOYETHYLINE）双绞线。 同一控制系统中，所采用的双绞线要采用同一型号的双绞线，不同型号的双绞线混用会影响通信的质量。5 抗干扰之措施 远离干扰源（电磁阀，变频器，伺服或其他动力装置）远离电源线 采用线性稳压电源或高质量开关电源 采用屏蔽并有效接地，强电场时，还要考虑采用镀锌管屏蔽 在变频器三相输入端加接电容（0.22uf-1.47uf,AC600V以上） 第十四课时 第五讲 三菱FX与其它变频器通信控制（第二节） 与西门子MM420变频器通信1 西门子MM420变频器通信协议2 数据格式3 程序设计例西门子MM420变频器通信协议 西门子MM42

31、0变频器有一个串行接口，采用RS485接口标准实现与PLC的双向串行通信 其采用的通信协议为USS串行接口协议，USS协议按照主从通信方式进行PLC和变频器之间的双向通信，一个主站最多可连接31个从站，主站根据串行通信数据信息帧中的地址码与从站通信，从站不能主动发送信息，各个从站之间不能直接进行数据信息的通信 西门子MM420变频器也可采用开放的FROFIBUS标准通信协议在PROFIBUS总线上进行通信，这是必须采用FROFIBUS模块，安装在变频器内，通过RS485串行接口进行通信，数据格式SET:起始符“H02”LGE:从ADR到BCC的字节数（BYTE）ADR:站址：（H00H1F）P

32、KW:参数值的读写区，04字长（08BYTE）PZD:运行控制，频率设定和监控区。04字长（08BYTE）BCC:校验码，有STX到PZD所有字节异或结果，PKW区和PZD区可都采用，也可只用PKW区或只用PZD区，数据发送和接受采用以十六进制的形式进行程序设计例设计要求 三菱FX2N PLC通信控制西门子MM420变频器以40HZ频率做正方向运行，停止分析 1 仅作运行控制，频率设定，故在数据格式中，只用PZD区，不用PKW区，2 西门子的频率取值是通信时H4000=50HZ频率值，经换算40HZ=H3333.西门子MM420变频器通信参数基本设置通信格式：9600,8，E，1通信格式字：H0087传送数据信息帧控制字：信息帧只用了PZD区，其中一个字为变频器控制字（STW）控制字为一16位字符（B0B15）,均有确定的含义，根据控制要求填写，详细内容见MM420手册频率：PZD区的第二个字为设定的频率值数据传送时是按照D201低，D201高。来一个一个传送的通信程序三菱FX通信控制程序编制总结 控制设备有没有RS485通信口 详细研究控制设备的通信协议1传送数据格式 信息顺序，校验码，功能码，参数代号，数值标定，传送码制等2 回传数据格式 信息顺序，有效信息的位置RS指令的使用1 传送及回传数据的存储地址2 数据发送格式3 数据接受格式相关程序的设计完