关于PLC与变频器实现通讯控制的研究

关于 PLC与变频器实现通讯控制的研究

于守政 曹传林

山东省鲁泰纺织股份有限公司，山东淄博， 255100

摘要：本文通过对富士G11/P11系列变频器功能进行研究，对西门子S7-200系列PLC进行编程，采用富士电机协议FGI-Bus，经PLC的通讯端口与富士变频器的通讯控制端子间的通讯电缆传输控制指令，来实现西门子PLC对富士变频器的调速控制。

关键词： PLC；变频器；FGI-Bus；通讯；调速控制

0前言

随着控制技术的发展和对设备控制要求的不断提高，数字通讯控制在工业控制领域的应用越来越多。对于普通变频器控制来言，传统的模拟量调速控制与数字通讯调速相比较，在控制精度、相应速度等性能指标上有很多的不足；同时，使用数字通讯控制科研很容易的实现控制器对多台变频器的控制。本文中详细介绍了使用FGI-Bus实现西门子PLC与富士G11/P11系列变频器通讯控制的方法。

1控制系统介绍

控制系统采用图1所示硬件构成，其中控制屏与通讯端口PORT 1相连，用来输入想要更改的变频器频率，通讯端口PORT 0与变频器相连，通讯电缆中的RS485 A与端子DXA连接，RS485 B与端子

DXB连接，屏蔽线接端子SD。

图1 西门子S7-200PLC与富士变频器通讯控制系统构成

2系统实现

2.1 FGI-Bus通讯协议

富士电机协议FGI-Bus其命令帧格式如表1所示。由于设置频率可以通过S01和S05两种功能码来实现，本文中采用更方便直接的S05来实现。假设变频器地址为2，设定频率为60Hz，其通讯命令的报文数据格式为16进制：01 30 32 05 57 53 30 35 20 31 37 37 30 03 36 38。其中31 37 37 30为频率设定，60*100=6000，把6000作为10进制数据，转换为16进制数据就是1770H，以16进制ASCII码显示就是31 37 37 30。

表1 FGI-Bus通讯协议命令帧通讯格式

2.2 ASCII码表

下面是富士变频器用到的ASCII码表：

表2 ASCII码表

2.3 BCC校验

这里说一下BCC校验码的计算方法。以16进制命令帧01 30 32 05 57 53 30 35 20 31 37 37 30 03 36 38为例，其中下划线部分为BCC校验和的计算对象：30+32+05+57+53+30+35+20+31+37+37+30

+03=268；取低字节，即为68；把这个68的十位和个位分开就得6和8；把6和8这两个数再看成ASCII码，转换成为16进制就最终得到16进制的BCC校验码36 38。

2.4变频器参数设置

本文中假设变频器地址设置为2，通讯格式设置为9600bps,8位数据,N无校验,1个停止位：

H30：链接功能(通信功能)；默认为0，现设置为3——RS485频率设定有效，运行命令有效；

H31：RS485地址；默认为1，现设置为2；

H32：故障处理；默认为0——立即Er8跳闸，采用默认值；

H33：定时时间——通信故障后，在定时时间内继续运行；默认为2.0秒，采用默认值；

H34：通讯传送速度(波特率)；默认为1——9600 bit/s，采用默认值；

H35：数据长度；默认为0——8位数据，采用默认值；

H36：奇偶校验；默认为0——无奇偶校验，采用默认值；

H37：停止位；默认为0——2个停止位，设置为1——1个停止位；

U49：RS485协议；默认为0——富士专用通讯协议FGI-Bus，采用默认值；

2.5软件实现

图2为西门子PLC控制主程序。其中第一步通过设置特殊继电器SMB30来设置通讯端口PORT 0的参数为自由口通讯，通讯速率9.6K，通讯格式为无校验、8位数据位、1位停止位。第三步是转换VW20中的数据，我们可以通过控制屏来修改VW20中的数字来改变变频器频率，如果频率设置为60Hz，那么VW20就设置为6000，如果频率设置为52.25Hz,那么VW20就设置为5225。第四步为调用BCC校验子程序，对命令进行BCC校验算出校验码并存放到命令的末尾。第五步是数据发送指令，M0.0可以通过控制屏进行触发，设置为确认键。

当VW20设置为要修改的频率后，点击确认键，在M0.0的上升沿通过通讯端口PORT 0发送16字节的字符，字符内容为数据存储区VB101—VB116中存储的内容,VB102—VB109以及VB114可以提前通过数据块来进行赋值。

图3是根据BCC校验原理编写的BCC校验的子程序，能够自动对输入的数据进行BCC校验，并输出校验码。

图2 PLC控制主程序

图3 BCC校验子程序

3结论

通过西门子S7-200 PLC来实现对富士G11/P11系列变频器的通讯控制，设置简单、直接；设备响应速度快；设置后变频器速度稳定，没有频率波动现象；并且能够实现一个控制器对多台变频器的控制，配置简单，只需要用通讯电缆将多台变频器串联起来即可。在需要高精度或多台电机同步控制的设备上能达到很好的控制效果，具备广泛的推广价值。

参考文献：

1. 胡学林主编.可编程控制器教程（基础篇）.北京：电子工业出版社，2003.

2. 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.S7-200可编程序控制器系统手册，2008.

3. 富士电机株式会社.FRENIC 5000G11S/P11S通讯说明手册（INR-HF51190-C）