计算机链接通讯在三菱PLC与变频器中的应用

【摘要】本文主要介绍了计算机（上位机三菱FX2N系列PLC）通过计算机链接方式主动发送指令与可编程序控制器（下位机三菱FX2N系列PLC）和下位机三菱A700系列变频器之间实现通讯的方法。详细讲解实现计算机链接通讯所需的硬件条件，各设备参数的设置，通讯程序等。使用计算机链接通讯可以实现一台上位机三菱FX2N系列PLC同时与16台下位机三菱FX2N系列PLC和32台下位机三菱A700系列变频器之间的通讯。

【关键词】计算机链接通讯；主动；被动；ASCⅡ码；数据

一、概述

计算机链接通讯是三菱PLC、变频器专用通讯协议。用它可以实现计算机（上位机三菱FX2N系列PLC）与可编程序控制器（下位机三菱FX2N系列PLC）和下位机三菱A700系列变频器之间的通讯。实现方法是上位机PLC主动发送数据到下位机PLC或变频器，下位机接收到数据后根据上位机的要求，作出相应回应，被动返回数据到上位机，从而实现上位机与下位机之间的数据交换，数据交换过程中使用的都是ASCⅡ码数值。

二、计算机链接通讯的硬件连接

计算机链接通讯需要用到RS485通讯接口，由于三菱FX2N系列PLC与三菱A700系列变频器主单元模块均没有RS-485通信接口，故需要在用于通讯的上位机与每台下位机扩展口接上FX2N-485-BD模块。通过各自设备上的FX2N-485-BD模块实现上位机与下位机之间的数据交换。上位机与下位机各自FX2N-485-BD模块的连接方法是上位机数据发送端连接下位机的数据接收端，上位机数据接收端连接下位机的数据发送端。各设备FX2N-485-BD模块间的连接方法如图1所示。

图1 各设备FX2N-485-BD模块间的连接

三、计算机链接通讯软件及程序设计

现有一台上位机三菱FX2N系列LC，一台下位机三菱FX2N系列PLC（0号站）和一台A700系列变频器（1号站），要实现的控制要求为：把上位机PLC中D0与D1两点数据写入到0号站D10和D11数据寄存器，把0号站D20和D21两点数据读入到上位机PLC的D30和D31；用与上位机PLC输入点X1和X2连接的开关SA1和SA2作为1号站正转、反转和停止的控制开关（开关SA1接通，电动机正转、开关SA2接通电动机反转，开关SA1和SA2都不通，电动机停止），把上位机PLC数据寄存器D40的数据作为1号站的设定运行频率写入变频器，并且把变频器输出的实时数据――、频率、电流、电压返回到上位机PLC。

1.参数的设置

上位机PLC要分别与下位机PLC与下位机变频器通讯，所有上位机PLC、下位机PLC和下位机变频器通讯模式必须一致，才能保证通讯成功。文中假设各设备均采用如下的通讯模式：方式1；计算机链接通讯（RS-485接口）；无起始符，无终止符；传输速率为19200bps；停止位1位；奇校验；数据长7位。相应的设备应作如下的参数设置：

（1）上位机PLC参数的设置

上位机PLC通讯模式用控制字D8120来设定，根据文中的通讯模式要求，通讯模式字符串为：0000 0000 1001 0110（十六进制数0092），用指令MOV H92 D8120来确定。

（2）下位机PLC参数的设置

下位机PLC通讯模式直接通过编程软件GX Developer Version设置，必须与上位机参数相匹配。详细的设置项目如图2所示。

图2 下位机PLC通讯模式设置

（3）下位机变频器参数的设置

下位机变频器参数也要与上位机PLC的参数匹配，应按表1所示进行设置。

2.上位机PLC与下位机PLC通讯实现方法

上位机与下位机间通过计算机连接实现通讯时，传输的数据都是ASCⅡ码值。可用RS指令来传输数据。文中上位机向下位机发送数据范围是D100至D129，从下位机返回的数据存放在D200至D229中，RS发送数据的指令为：RS D100 K30 D200 K30。

文中上位机PLC要把2点数据（D0、D1）写入到下位机PLC，用批写指令WW。WW指令对位软元件以16点为单元进行写，或字软元件以1点为单元进行写。WW指令的使用如图3所示。

图3 WW指令的使用格式

根据WW指令的使用规定，上位机PLC向下位机PLC写入数据时，要发送数据的具体内容为：下位机PLC站号两位数据（00）；PC号（三菱FX2N系列PLC为FF）；命令代码（WW）；等待时间（0）；故发送的控制信息为：00FFWW0，由于数据传输是ASCⅡ码，可用ASC指令进行转换，即：ASC 00FFWW0 D101。数据写入的目标元件为下位机PLC的D10和D11数据寄存器，数据的格式是为头元件（5字符即D0010）；元件数（2字符即02）；其对应ASCⅡ码用ASC指令来转换：ASC D001002 D108；接下来是指定元件的数据（即写入的具体内容）为上位机PLC数据寄存器D0和D1的值，用ASCI D0 D115 K8进行ASCⅡ码的变换，最后和校验。

上位机PLC读取下位机PLC时使用WR指令，WR指令使用的说明如图4。当上位机发出读取数据的指令后，下位机到收到上位机读取数据的要求，被动地响应（返回相应数据至上位机），下位机返回的数据存放在上位机D200开始的寄存器中，返回数据的内容包含了：STX（文本起点02H）、站号（下位机PLC站号为00）、PC号（FF）、以及下位机PLC中D10、D11的数值（ASCⅡ码）、ETX（文本终点03H）。

图4 WR指令使用格式

3.上位机PLC与下位机变频器的通讯方法

（1）从计算机向变频器发送通讯要求数据的格式

从计算机向变频器发送通讯要求数据的格式如图5所示：

图5 从计算机向变频器发送通讯要求数据的格式

①从计算机向变频器写入运行指令（FA）

变频器运行指令代码FA，写入数据位长为8位，其中第2位正转指令（即第2位为1，电动机正转），第3反转指令（即第3位为1电动机反转），若第2位、第3均为0，电动机停止。文中要用与上位机PLC输入点X1和X2连接的开关SA1和SA2作为1号站正转、反转和停止的控制开关，那就要用运行指令FA写入K1X0的状态。根据数据通讯的格式，写入运行指令的数据包括变频器站号（01号站）、命令代码（FA）、等待时间（0），所以写入的命令为：01FA0，通过ASC指令将“01FA0”转换成ASCⅡ码放入发送数据D101开始的寄存器中，接着和校验。

②从计算机向变频器写入设定频率（ED）

计算机写入设定频率的方法与写入运行指令格式一样，只是写入运行指令没有数据，而设定运行频率（“01ED0”）后，要把设定频率的数值（D40的值）接着写入，最后和校验。

③从计算机向变频器写入读取数值指令（6F、70、71）

计算机读取变频器输出频率、输出电流、输出电压的命令分别为：6F、70、71。故相应的代码为“016F0”、“01700”、“01710”，对应之后为和校验。

图6 计算机读取变频器时变频器返回的数据格式

图7 计算机上位机程序

（2）变频器被动返回的数据格式

当计算机发出读取变频器数值后，变频器被动返回相应数值，其格式如图6所示。返回的变频器运行数值（输出频率、输出电流、输出电压）以ASCⅡ码放在D203开始的寄存器中。

4.要实现文中的控制要求，完整的控制程序

（1）计算机（上位机PLC）程序（如图7所示）

（2）下位机PLC程序（如图8所示）

图8 下位机PLC程序

上位机PLC、下位机PLC以及下位机变频器都运行后，上位机PLC寄存器D30、D31的值与下位机PLC寄存器D20、D21的值变化应一致；上位机PLC寄存器D1、D1的数值与下位机PLC寄存器D50、D51的数值变化应一致；同时，上位机PLC数据寄存器D60、D61、D62分别显示变频器当前的输出频率、输出电流、输出电压。

四、结束语

计算机链接通讯是三菱PLC、变频器专用通讯协议，通过计算机链接通讯可以将多台三菱PLC与变频器进行连接，实现通讯，达到数据共享。这样可以在生产实际中充分利用PLC的控制功能，实现车间、厂区最大规模的自动控制。

参考文献

[1]三菱电机自动化（上海）有限公司.FR-A700-CHT使用手册（应用篇）[EB/OL].http：///download/dwn_idx_manual.asp，2009-03-23.

[2]三菱电机自动化（上海）有限公司.FX系列微型可编程控制器用户手册（通信篇）[EB/OL].http：///download/dwn_idx_manual.asp，2010-01-19.

[3]三菱电机自动化（上海）有限公司FX2N系列微型可编程控制器使用手册[EB/OL].http：///download/dwn_idx_manual.asp2011-08-11.

作者简介：瞿选益（1981―），男，四川南充人，一级实习指导教师，现供职于广东省南方高级技工学校。