6ES7214-2AD23-0XB8一级代理
1 引言
在自动化行业中，各种设备的通讯是必要的。用RS-485要实现数据的双向访问，就必须自己编写通讯应用程序，来实现设备之间的通讯。下面介绍三菱的FX系列PLC与变频器的RS-485通讯。
2 系统配置及通讯协议
三菱FX系列PLC与三菱各系列变频器的RS-485通讯是相同的，现用FX2N型PLC与A500系列变频器来加以阐述。为了实现RS-485通讯，需要在PLC侧加入特殊适配器或者功能扩展板;在变频器侧，可以利用PU接口(PU接口就是一个RJ45接口)或者选件FR-A5NR。此例选用功能扩展板FX2N-485-BD和PU接口。
2.1 PU接口插针号
从变频器正面看(插座侧)，如图1所示。
图1 PU接口插针号
FX2N-485-BD与变频器PU口的连接:
FX2N-485-BD侧端子 变频器PU接口
RDA SDA
RDB SDB
SDA RDA
SDB RDB
SG SG
2.2 PLC到变频器的通讯请求数据和变频器到PLC的应答数据分类
运行指令、运行频率及参数写入、变频器复位、监示、参数读出。在编程时，对所用到的格式做了介绍。如果想了解详细的说明可以查看变频器使用手册。
图2 8位模式数据处理选择
2.3 变频器的设置
要实现通讯需要对变频器的参数进行设置。
Pr.117—站号，设计中选为0;
Pr.118—通讯速率，设计中选为192即19200bps;
Pr.119—停止位/字节长，设计中选为1，表示字节长为8位，停止位长2位;
Pr.120—奇偶校验有/无，设计中选为2即偶校验;
Pr.121—通讯再试次数，设计中选择为1;
Pr.122—通讯校验时间间隔，设计中选为9999;
Pr.123—等待时间设定，设计中选为9999即用通讯数据设定;
Pr.124—CR·LF有/无选择，计中选为0，即无CR·LF。
每次参数初始化设定后，需要对变频器进行复位。
3 PLC编程
3.1 通过特殊继电器M8161来选择数据处理为16位模式还是8位模式
当M8161=OFF时为16位模式;当M8161=ON时为8位模式。在此次设计中选择8位模式。见图2:
3.2 通过特殊寄存器D8120来设置通讯格式
具体参见表1、表2所示:
表1 设置通讯格式
注:对位b8到b15的说明可参考FX系列PLC的编程手册
表2 通讯格式
在程序中设置D8120=9FH，程序如图3所示。
图3 通讯格式设置D8120=9FH程序
通过RS指令进行发送和接收数据，程序如图4所示:
图4 RS指令进行发送和接收数据程序
注: D1200是发送数据的起始地址;
D1020是发送数据的长度;
D1250是接收数据的起始地址;
K40为接收数据的长度。
3.3 PLC对变频器通讯设置
(1)使用十六进制数，数据在PLC和变频器之间使用ASCII码传输。以设置操作模式和设定频率为例作介绍。进行操作模式设置时，所用通讯格式为:格式A
1 引言
生产微细滑石粉、超微细碳酸钙粉的某一化工厂，其粉体生产线中的矿粉的分离、运输、收集、整理、打包出货等是通过多台电机、各种电磁阀、运输带的顺序开启来实现的。工厂过去采用的是人工值守，需要工作人员就近启停机器，要按照一定的操作顺序进行，增加员工的劳动强度。由于生产规模的扩大及改善员工工作环境的需要，原有设备已不能满足需要，必须增加生产设备，对原有生产线设备进行改造扩充。可编程控制器(PLC)由于具有了体积小巧、易于设计更新、调试方便、简化线路、可靠性高等优点，为各种生产线自动化设备提供可靠的控制方案。在本生产线自动化控制改造中，采用PLC来实现原有设备的改造扩充及对新增设备的自动化控制。
2 生产线工艺设备描述
控制系统包括原有生产线及新增生产线，使用PLC在完成新生产线控制的还要与原有生产线进行兼容控制，原有设备的一些动作信号要与新设备进行连锁控制，在新生产线中，用分离机分离矿颗粒，通过输灰机完成粉料的输送处理，用转饲机进行粉料的混合，后螺运机对粉料完成提升、分类收集、运送等处理。
在本次PLC改造应用控制系统中，PLC除了控制原有的8个袋滤集尘阀的定时顺序工作，新增加控制2套输灰机控制系统、分离机3台(15HP)、风车1台(100HP)、螺运机2台(2.2kW)、转饲机1台(3.5kW)、2位5通电磁阀及各种仪表若干。从提高工厂供电电网的功率因素及节电方面考虑，采用变频器对生产线上长期运行的各个电机进行变频驱动控制，并且在变频器电源进线端加装进线三相交流电抗器，用于减少电机启动时对电网冲击。PLC接收变频器的故障信号及其他反馈信号，控制电机的启动停止及各电磁阀的开闭动作来完成对整个设备的自动化控制功能。
3 PLC型号配置及控制对象
根据控制功能要求，需要对设备进行各种逻辑、顺序、过程控制，包括对设备的手自动控制、各种报警输入、输出，信号反馈等的多层控制等，对PLC的输入输出的点数要求较多。其中，PLC控制的输入信号包括:操作台的启停按钮、压力表的高低压反馈信号、各个电机运行反馈信号、转速表高低速反馈信号、各种故障输入信号等共42个输入点;PLC控制的输出信号包括:各个电机、电磁阀、变频器、状态指示输出等共38个输出点。本系统中采用三菱MELSECA系列中的A1SHCPU模块及其扩展I/O模块，包括1个A1SHCPU、1个电源模块A1S61PN、4个继电器型输入模块A1SX20、3个继电器型输出模块A1SY10，1个连接底盘A1S38B(8Shots)等。三菱A1S系列PLC配置的如图1所示，所控制的主要对象见附表所示。
图1 PLC的硬件配置
附表 PLC控制对象出信号间的逻辑关系，再由逻辑关系转为梯形图。PLC控制分手动和自动控制两部分控制，根据系统控制要求，程序设计包括输灰机控制及螺运机控制设计等等。
4.1 输灰机工艺原理
(1) 基本工艺过程
由原设备成品桶、入料桶连锁信号及压缩空气压力表反馈信号作为输灰机控制系统的启动停止信号，正常状态下由操作人员通过操作台启动停止按扭启动输灰机控制系统，压缩空气异常时报警停机。按下启动按钮后，打开进气电磁阀加压，若管路压力表此时处于设定压力上限位置(高压)，则开启输灰阀输送粉料，若此时压力表处于设定压力下限位置(低压)，则计时停止进气及输灰，打开进灰阀入料，开启收尘机助泄阀助泄，当入料计时到或入料桶处于高料位位置时关闭进灰电磁阀，从而完成一个进灰输灰控制循环。
当进气阀开启而压力表超时处于低压位置时为加压时间过长，或输灰阀开启而压力表超时处于高压位置时管路堵塞，存在加压过长或管路堵塞时声光报警停机，此时需要故障复位报警后才能启动输灰机控制系统。
(2) 启动条件
●自动选择;
● 成品桶、入料桶连锁信号正常;
● 压缩空气压力表正常。
(3) 停止条件
●入料计时到;
● 入料桶处于高料位置;
●进气阀开，1000s，管路不是高压，加压过长;
●输灰阀开，2000s，管路不是低压，管路堵塞;
● 其它故障信号。
根据输灰机控制系统的工作流程，画出其PLC自动控制流程图如图2所示。
图2 输灰机系统结构流程简图(4) 电磁阀配置结构原理
输灰机控制部分主要控制各种2位5通电磁阀。电磁阀配置结构简图参见图3所示。包括进气阀、输灰阀、进灰阀、助泄阀、压力表、状态指示灯、故障报警蜂鸣器等。正常时为自动控制状态，由安装在输灰管路上的压力表给出的压力高、低限位的反馈信号，来控制各个电磁阀及电机的开停，当系统需要强制输灰、采样、调试或出现故障时使用手动独立回路启动输灰机控制系统。
图3 电磁阀配置图
4.2 螺运机控制部分
螺运机自动控制系统的工作流程。通过操作台顺序启动按钮启动分离机1、2、3号，启动风车，打开风挡，启动转饲机再启动螺运机，启动过程中不断观察现场情况。在开启风车的或由压差表给出的压差值，按定时按顺序间隔开启1#～8#袋滤集尘阀，直至按下风车停止按钮停止集尘阀。各个电机的热继电器信号及转速表高低速信号作为其停机信号反馈至PLC。分离机、风车、风挡、转饲机、螺运机及输灰机在各个环节之间环环相扣，按照一定工作顺序自行投入运行。
4.3 袋滤集尘阀的控制设计
袋滤集尘阀的自动控制设计主要是使用PLC内部的软定时器进行从1#集尘阀到8#集尘阀时间顺序循环工作，直至命令停止。
4.4 报警程序设计
各个控制部分或元件出现故障时要有声光报警，当报警发生时故障部分设备停止运行，或投入备用设备运行，或进行故障清理后继续运行，或使用手动独立回路单个启动控制系统。故障包括各个电机的热过载继电器、变频器故障、输灰机的加压过长、管路堵塞故障等等，采用三菱PLC的PLS指令可以很好的实现报警控制功能。
4.5 分离机控制部分
分离机属于高惯性离心式机械，其工作特点为起动时工作电流较大，正常工作时负载较轻，停止时惯性较大，采用变频器控制可以很好的减少启动电机时对电网的冲击，并采用屏蔽控制电缆减少变频器对其它电器元件的高次谐波影响，本次设计采用富士FRNP11S系列变频器控制分离机。
5 结束语
项目自动控制系统设计采用MELSEC A系列PLC，具有强大的扩展功能、高度可靠性及向上兼容性。A1SHCPU内部64K内存，8K步编程内存，256个I/O点，可扩展2048个远程I/O点，锂电池5年使用寿命，可通过网络模块(CC-bbbb)与厂中临近的另一套采用三菱A系列PLC生产线相兼容组网，也可组成分布式I/O，减少连线。投入使用一年多，设备的各项技术性能指标均达到了预期要求，大大提高了工作效率，降低了成本，达到生产改照的目的。