引言

在工業自動化控制系統中，PLC（可編程邏輯控制器）與變頻器的組合應用極為普遍。這種組合不僅提高了生產效率，還增強了系統的靈活性和可靠性。三菱PLC以其卓越的性能和廣泛的應用基礎，成為眾多自動化控制方案的首選。本文將詳細介紹三菱PLC與變頻器通訊的一種高效實現方式，涵蓋系統配置、硬件安裝、參數設置、PLC編程等關鍵步驟，旨在為技術人員提供一個全面、實用的技術參考。

一、系統配置與硬件組成

1.1 系統硬件概述

本案例采用三菱FX2N系列PLC與三菱系列變頻器（如S500、E500、F500、F700、A500、V500等）進行通訊。系統配置主要包括PLC主機、通訊模板/模塊、功能擴展存儲盒、變頻器以及必要的連接電纜和終端阻抗器。

PLC主機：FX2N系列PLC（軟件版本FX-PCS/WIN-C V3.00及以上）。

通訊模板/模塊：FX2N-485-BD通訊模板（最長通訊距離50m）或FX0N-485ADP通訊模塊+FX2N-CNV-BD板（最長通訊距離500m）。

功能擴展存儲盒：FX2N-ROM-E1，安裝在PLC本體內，用于擴展通訊功能。

變頻器：支持RS-485通訊口的三菱變頻器，總數量不超過8臺，可相互混用。

連接電纜：RJ45電纜（5芯帶屏蔽）。

終端阻抗器：100Ω終端電阻，用于消除通訊障礙。

1.2 硬件安裝方法

（1）電纜壓接：使用網線專用壓接鉗將RJ45電纜的一頭與RJ45水晶頭進行壓接，另一頭則按圖示方法連接FX2N-485-BD通訊模板，未使用的P5S端頭不接。

（2）安裝通訊模板與存儲盒：揭開PLC主機左邊的面板蓋，將FX2N-485-BD通訊模板和FX2N-ROM-E1功能擴展存儲器安裝到位，然后蓋上面板。

（3）連接變頻器：將RJ45電纜分別連接至各變頻器的PU口，網絡末端變頻器的RDA、RDB之間連接一只100Ω終端電阻，以消除通訊障礙。

二、變頻器通訊參數設置

為了確保PLC與變頻器之間的正確通訊，必須在變頻器中設置與通訊相關的參數，如“站號”、“通訊速率”、“停止位長/字長”、“奇偶校驗”等。這些參數通常通過操作面板或變頻器設置軟件FR-SW1-SETUP-WE在PU口進行設置。

站號：用于區分網絡中的不同變頻器。

通訊速率：通常設置為9600bps，與PLC的通訊速率相匹配。

停止位長/字長：根據通訊協議的要求進行設置。

奇偶校驗：用于檢測數據傳輸中的錯誤。

在三菱變頻器中，這些參數通常通過Pr.117~Pr.124等參數進行設置。

三、PLC編程與通訊實現

3.1 通訊方式

PLC與變頻器之間采用主從方式進行通訊，PLC作為主機，變頻器作為從機。一個網絡中只有一臺主機，主機通過站號區分不同的從機。它們采用半雙工雙向通訊，從機只有在收到主機的讀寫命令后才發送數據。

3.2 PLC語句表程序示例

以下是一些典型的PLC語句表程序示例，用于實現變頻器的運行監視、運行控制、參數讀取和參數寫入等功能。

運行監視：通過PLC持續監視指定站號的變頻器的轉速（頻率）。

LD M8000         ; 運行監視
EXTR K10 K0 H6F D0
; EXTR K10:運行監視指令
; K0:站號0
; H6F:頻率代碼
; D0:PLC讀取地址（數據寄存器）

運行控制：PLC向指定站號的變頻器發出正轉指令。

LD X0            ; 運行指令由X0輸入
SET M0           ; 置位M0輔助繼電器
LD M0            ; 
EXTR K11 K0 HFA H02
; EXTR K11:運行控制指令
; K0:站號0
; HFA:運行指令
; H02:正轉指令
AND M8029        ; 指令執行結束
RST M0           ; 復位M0輔助繼電器

參數讀取：PLC持續讀取指定站號的變頻器的指定參數（如下限頻率）。

LD X3            ; 參數讀取指令由X3輸入
SET M2           ; 置位M2輔助繼電器
LD M2            ; 
EXTR K12 K3 K2 D2
; EXTR K12:變頻器參數讀取指令
; K3:站號3
; K2:參數2-下限頻率
; D2:PLC讀取地址（數據寄存器）
OR RST M2        ; 復位M2輔助繼電器

參數寫入：PLC將指定站號的變頻器的指定參數（如加速時間、減速時間）變更為指定值。

LD X1            ; 參數變更指令由X1輸入
SET M1           ; 置位M1輔助繼電器
LD M1            ; 
EXTR K13 K3 K7 K10
EXTR K13 K3 K8 K10
; EXTR K13:變頻器參數寫入指令
; K3:站號3
; K7:參數7-加速時間
; K8:參數8-減速時間
; K10:寫入的數值
AND M8029        ; 指令執行結束
RST M1           ; 復位M1輔助繼電器

四、Modbus RTU通訊協議應用

除了上述的擴展存儲器通訊方式外，三菱PLC與變頻器還可以通過Modbus RTU通訊協議進行通訊。Modbus RTU是一種廣泛應用的串行通訊協議，其物理層采用RS-485等異步串行標準。三菱700系列變頻器能夠從RS-485端子使用Modbus RTU通訊協議進行通訊運行和參數設定。

4.1 變頻器設置

在進行Modbus RTU通訊時，需要在變頻器中設置相應的通訊參數，如站號、通訊速度、奇偶校驗等。同時，還需確保Pr551等參數正確設置，以啟用Modbus RTU通訊模式。

4.2 PLC設置

在PLC方面，需要對通訊格式D8120進行設置，以確保PLC與變頻器之間的通訊參數相匹配。設置值通常為0C87，即數據長度為8位、偶校驗、停止位1位、波特率9600bps等。

4.3 通訊程序示例

采用Modbus RTU協議與變頻器通訊的PLC程序相對簡單。例如，當X1接通一次后，變頻器進入正轉狀態；當X2接通一次后，寫入變頻器運行頻率60HZ；當X3接通一次后，變頻器進入停止狀態。這些操作均通過PLC的輸入輸出指令和Modbus RTU通訊指令實現。

五、注意事項與故障排查

在PLC與變頻器通訊過程中，可能會遇到一些常見問題，如通訊失敗、數據錯誤等。以下是一些注意事項和故障排查方法：

確保PLC與變頻器之間的連接電纜正確無誤，且接觸良好。

檢查變頻器中的通訊參數設置是否正確，包括站號、通訊速率、奇偶校驗等。

在PLC編程時，確保使用了正確的通訊指令和參數。

如遇到通訊故障，可嘗試復位PLC和變頻器，或重新檢查連接電纜和通訊參數設置。

在實際應用中，還應注意PLC與變頻器之間的電磁干擾問題，可采取適當的屏蔽措施和接地方法以減少干擾。

六、結論

三菱PLC與變頻器的通訊實現是工業自動化控制系統中的重要環節。通過合理的系統配置、硬件安裝、參數設置和PLC編程，可以實現高效、可靠的通訊控制。本文介紹的擴展存儲器通訊方式和Modbus RTU通訊協議均為實際應用中的有效方法，具有廣泛的適用性和實用性。希望本文能為技術人員提供有益的參考和借鑒。