OMRON可编程控制器与变频器的通信设计

摘 要：随着数字化控制技术的日益成熟，各数字设备之间的通信问题显得尤为重要，最为常见的是可编程控制器PLC(以下简称PLC)和变频器的组合应用，实现PLC控制变频器，其中采用RS 485通讯方式实施控制的应用最广泛。RS 485通讯具有抗干扰能力强、传输速度高等优点，且设计、安装简单，大多数电气产品采用该方式进行通信。着重介绍以OMRON CJ1系列PLC和3G3系列变频器之间利用协议宏功能实现通信，实现OMRON可编程控制器对变频器的控制。

关键词：PLC;变频器;RS 485通信;协议宏功能

中图分类号：TN919 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1718203

Communication Design of OMRON Programmable Controller and Frequency Converter

ZHAO Shuangyi,LIU Chengzhu,LIAN Ying,REN Jianke

(Xingtai University,Xingtai,054001,China)

Abstract：Along with the gradual maturity of the numerical control technique,the problem of communication among numerical equipments becomes more important,especially,the problem of combination and application of the controller with possibly designed programs PLC and the frequency converter,the accomplishment of PLC frequency converter,applying RS 485 to carry out the control is used most extensively.The way of RS 485 communication has the following advantages as strong ability of noninterference,fast speed of transmission etc,and it is easy to design and install,and most of the electric products use this way to communicate.This paper mainly introduces the accomplishment of communication utilizing the macroscopic function of protocol between the series of PLC of OMRON CJ1 and the series of frequency converter of 3G3,and the accomplishment of the control of OMRON controller with possibly designed programs on the frequency converter.

Keywords：PLC;frequency converter;RS 485 communication;macroscopic function of protocol

1 引 言

在工业生产现场，经常遇到要求利用PLC配合工控机或触摸屏修改变频器的频率，对变频器的运行做出监控，并对变频器运行过程中出现的故障加以分级处理等问题，这就要求数字化电气设备之间能够实现通信。现在各电气元件的生产厂家研制的数字化产品绝大部分都可实现，但所遵循的通信协议有所区别。以OMRON 公司为例，该公司生产的电气设备大多遵循MODBUS协议，采用RS 485通信口通信。OMRON产品中CJ1系列的PLC具备强大的通信功能，它的通信方式有多种，协议宏功能是其最简便可行的通信功能。下面就OMRON公司CJ1M系列PLC控制3G3M系列变频器为例，利用协议宏功能对OMRON数字化产品的通信加以阐述。

通信时需在PLC上加装SCU41通信单元，利用OMRON公司提供的Protocol软件对通信单元的读写和各种监控进行编程，利用Programmer编程软件对PLC进行编程和端口定义即可非常方便地实现二者的通信。设计时虽需在PLC上加装一个通信模块，但价格低廉且编程方便，可以大大地降低设计研发时的难度。

2 MODBUS通信简介

由1台主站(PLC)和最多254台从站(变频器)构成。主站和从站的通信为串行通信方式，通常以主站开始发出信息、从站响应的方式进行。因此各个从站需预先设定从站地址编号，主站指定该编号进行通信，接到主站指令的从站执行指定的功能，对主站做出响应。

3 变频器本体的设定

3.1 运行指令选择设定

变频器的运行用PLC的输出控制，变频器的公共端SC接到OMRON PLC的公共端COM,PLC的输出端子接到变频器的S1和S2,用作变频正转及反转的运转控制。故将变频器参数n2.01设为1(控制回路端子有效)，参数n4.04设为0(S1端子：正转／停止、S2端子：反转／停止)。

3.2 频率指令的选择设定

要求由PLC控制变频器的频率，故将变频器的参数n2.00设为4(来自RS 485通信的频率指令有效)。

3.3 频率上下限设定

根据要求对变频器参数n1.07,n1.08进行设置，修改1.07可以设定运行中所需的最低频率，修改1.08可以设定运行中所要限制的最高频率。根据需要可以从n2.00中设定这两个参数的修改方式(0~4)，上下限频率一般只设定一次，且在开机运行之前就要设定好，所以选定n2.00为1(来自频率旋钮的频率信号有效)。

3.4 从站地址设定

对变频器参数n9.00进行设置，将11台变频器分别设为1~11号从站。

3.5 波特率设定

对变频器参数n9.01设置，选定1(9 600 b/s)。

3.6 RS 485通信协议选择

对变频器参数n9.03进行设置，选定4(8位二进制／偶数校验／停止位1)。

4 硬件接线方式

(1) PLC上通信模块SCU41的RS 485口的端子和标准的RS 232母座一致，有9根针，及其定义及意义如表1所示。

(2) 变频器的RS 485口的端子为标准的网线插座，有8根针，其定义及意义如表2所示。

(3) 变频器与PLC通信口的接线

变频器上的RS 485口用网线水晶插头，PLC上的RS 485接口用标准的9针公座插头，由于RS 485的通信只需两根线，所以根据上述定义，只需将PLC上的RS 485口1、2号端子分别接变频器上RS 485口的5、4号端子(11台变频器都是)。

5 PLC通信端口设置及程序设计

(1) 对串行通信口SCU41进行系统设置，利用OMRON公司提供的Protocol软件对通信单元进行系统设置。设定通信方式为协议宏、半双工、偶校验、8位数据位、1位停止位、波特率9 600(如图1)。

(2) PLC程序中关于通信方式的设计

利用Programmer编程软件对PLC进行编程，OMRON协议宏通信的指令为PMCR(260)，指令的梯形图如图2所示。图中控制字1，用于指定单元地址,8～11位用于指定物理端口，执行控制字2指定的通信序列(号)；12～15位用于指定逻辑端口。控制字2用于指定通信序列号(0000～03E7H或十进制数000～999之间)；第一个发送字为发送首字和发送区，指定要发送的字的首字，只有0000～00FAH(0～250)之间的字可被发送。第一个接收字为接收首字和接收区，接收到的数据自动存入从200+1开始的字中，该指令主要用于调用和执行已在串行通信单元中注册的通信序列。

(3) 通信序列的设计(以向变频器发送数据为例，读操作类似)

由PLC向变频器发送信息的数据格式如下：

利用OMRON公司提供的Protocol软件对通信单元进行系统设置,该序列是由PLC发给变频器信息，执行该序列后，PLC数据区DM600~DM1600中的数据发送到相应的变频器中去(图3)。

错误校验：该种通信方式采用CRC-16(65535)的校验方式(图3)，在编写通信序列中的一个发送(或接收)步时用Protocol软件可自动生成校验码，通过Pro-tocol软件的跟踪功能可以检查通信是否正确。

6 结 语

利用PLC控制变频器等数据化设备已是工控领域的发展趋势，目前在工业现场开始推广使用，该系统设计已应用到工业生产现场，经过半年多的运行测试，效果良好。

参 考 文 献

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作者简介 赵双义 男，1962年出生，副教授。主要从事电工教学及自动控制系统设计。