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1 引 言

plc和變頻器是自動化設備上最常見的部件。其最初的控制型式大多是用plc的i/o點和模擬量模塊直接控制變頻器的啟停和實現調速，但這種控制方式有兩大弊端，最大的弊端是占用plc的i/o點和需要增加昂貴的模擬量模塊，造成控制成本的增加。當被控制的變頻器數量較多時，此弊端更是明顯。第二個弊端是模擬量控制容易受干擾，傳輸距離也容易受限制。

近幾年來自動化產品不斷更新換代，性能不斷提升，功能日益強大。在小型plc方面這個變化更加明顯，現在的小型plc不僅執行速度大大提高，指令功能日益豐富，更重要的是大都支持多種通訊協議，并提供了更多的通訊接口。同時大多的變頻器也具有了rs485接口，也能支持多種通訊協議，最常見的就是modbus協議。這種技術的進步為plc和變頻器通訊的實現，提供了軟件上的協議和硬件上的物理接口，從而為低成本高性能的通訊控制的實現打下了良好的基礎。

2 通訊相關的基礎知識

2.1 通訊協議communications protocol

通信協議是指通信雙方的一種約定。這個約定包括對數據格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統一規定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規程，或稱傳輸控制規程。

modbus協議是工業控制器中使用較普遍的一種網絡協議。通過此協議，各種控制器之間（比如plc、變頻器、伺服驅動器、各種智能儀表）、控制器通過其它網絡（比如以太網）和其它設備之間都可以通信交換信息。該協議定義了一個控制器可以識別的信息架構，從而使不同廠商生產的支持此協議的各種工控產品可以連接到一個網絡上進行集中控制和信息交換。

2.2 rs485接口的特點

rs485接口是在大家熟知的rs232接口的基礎上推出的性能更優的一種串口。由于rs485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站功能等優點，它成為應用越來越廣泛的串行接口。 此外，rs485接口組成的半雙工網絡一般只需二根屏蔽雙絞電線，這為長距離的通訊線路節省了很多配線，降低了系統的成本。

3 臺達plc和變頻器通訊功能的特點

臺達的dvp系列plc都具有兩個通訊口，com1是rs232，com2是rs485，支持modbus ascii/rtu通訊格式，通訊速率最高可達115200bps，兩通訊口可以同時使用。所以無需用任何擴展模塊就可以實現既可連接用于參數設置的人機界面又可用通訊的方式控制變頻器等其它設備。并且dvp系列plc提供了針對modbus ascii/rtu模式的專用通訊指令，這樣在編寫通訊程序時就可以大大簡化，無需像用串行數據傳送指令rs那樣要進行復雜的校驗碼計算和遵循復雜的指令格式。

臺達的vfd系列變頻器內建有單獨的rs485串聯通訊界面，并且也遵循modbus ascii/rtu通訊格式（vfd-a系列除外）。基與以上特點，臺達的plc和變頻器之間可以有三種方式的通訊控制。一是用串行通訊rs指令，但這種通訊方式要遵守特定的指令格式和進行復雜的校驗計算，比較繁雜，本文不作說明。二是利用dvp系列plc提供的modbus專用通訊指令實現，這個功能適用于全系列的dvp系列plc。三是利用dvp系列plc的easy plc link功能來實現，這個功能適用除es/ex/ss外的其它系列plc。本文就講述以后兩種方式的通訊功能的實現。

4 實現plc和變頻器通訊時的準備工作

4.1 plc相關通訊口通訊格式的設置方法

臺達dvp系列plc的每一個通訊口都對應有相關的特殊寄存器d和特殊繼電器m，以進行通訊相關的參數設置和信息的傳送。本文中要使用的com2對應的主要特d特m及其意義見表1。

表2：特殊寄存器和特殊繼電器的意義

表1中的d1120是16位的寄存器，通過程序設置此寄存器的數值，以便使plc的通訊協議與待通訊的從機協議一致。d1120中各數據位代表的意義如表2所示，使用delta的專用modbus通訊指令時d1120高8位的數據可以不設置，可以看作全為0。比如我們要用的通訊格式為：7位數據長、偶數、1位停止位（亦即常說的協議為：7e1），通訊速率為9600，則通過此圖表我們可以知道d1120中的數據為：0000 0000 1000 0110，即d1120=h86。這樣在編通訊程序時把h86寫入d1120，然后set m1120，就設定好了plc com2口的通訊協議。

表2：特殊寄存器和特殊繼電器的意義

4.2 進行通訊時變頻器需要設定的相關參數及需要使用的通迅地址

變頻器需要設定的參數及說明見圖表3。如果進行變頻器的通訊控制時必需設定這些參數，并且設定值要和plc的d1120值設置一致。

表3：變頻器參數設置表

當plc對變頻器通訊進行數據的寫入和讀出時，就需要知道變頻器所定義的相關功能的地址。然后依據這些地址進行數據寫入和讀出，才能實現對變頻器的控制和得到變頻器的當前信息。vfd-m系列變頻器定義的本通訊實例中需用到的字址及其意義如表4所示。根據此表可以知道，當需要變頻器以20hz正向運轉時，就只需在變頻器通訊相關的參數字址2000h寫入：0000 0000 0001 0010，即十六進制的h12或十進制的k18；在2001h中寫入k2000。

表4：變頻器的通訊參數字址定義

　　此工程中通訊程序段如圖4所示。

4.3 plc和變頻器間的通信線的連接

變頻器通訊接口各腳分布及定義如圖1所示。當與plc進行rs485通訊時，僅需使用編號為3和4的腳，其中3腳和plc的rs485接口的－相連，4腳與rs485口的+相連即可。變頻器接口為rj－11接口，和常用的電話機的接口是相同的，而plc端是普通接線端子埠，因此通訊線的制作非常簡單，無需用專用接口焊接通訊線。筆者曾用從電話機上拆下的一段電話線實現了plc與變頻器間的通訊。

圖1 變頻器rs-485接口各腳定義

5 用modrw指令實現plc對變頻器的通訊控制

modrw指令是dvp系列plc提供的modbus數據讀寫指令，此指令適于dvp全系列plc。因此可以利用低端的es主機完成與變頻器的通訊控制，實現控制系統的最佳性價比配合。本通訊實例就以es系列plc控制vfd-m變頻器，以實現多段速的調速操作。

modrw指令格式為：modrw s1 s2 s3 s n。s1為聯機裝置的地址，與變頻器通訊時即為參數p88的設置值。s2為通訊功能碼，此指令支持三個功能碼，即h03(讀取多筆命令)、h06(單筆數據寫入命令)、h10(多筆數據寫入命令)。s3為欲讀寫的通訊從機的地址。s為欲讀寫的數據的存儲地址。n是欲讀寫的數據長度，es系列plc當為ascii 模式時此值設定范圍是k1-k8，當為rtu模式時為k1-k16。

本通訊實例是利用plc對變頻器進行多段速調速控制，以實現一個單軸定位操作。其實現過程是這樣的，自動動作開始時，plc以通訊的方式讓變頻器帶動電機高速運轉，用plc的高速計數器接收機械運轉的位置信息，然后通過對位置信息的判斷，實現在接近設定位置時變頻器帶動電機減速運動，直到最后位置到達時停止，以實現定位功能。實現此功能的plc程序主要分三個部分，其一是高速計數程序及比較輸出，其二是根據高速計數器的比較輸出準備待通訊的數據，其三就是通訊程序。第一部分不是本文討論范圍，第二部分和第三部分的例子程序見圖2、圖3。

圖2 待通訊數據寫入程序

圖3 通訊程序

6 用easy plclink功能實現plc與變頻器的通訊

臺達的plc link功能是以modbus通訊協議為基礎來進行數據讀寫，其特點是進行數據讀寫時不需要特殊應用指令，只需用mov指令進行數據交換。eh/eh2/sv plc作主站時支持m1353=on，可啟動32臺link功能及超過16筆讀寫功能；sa/sx/sc主機僅支持16臺link功能及16筆讀寫功能。但能控制16臺主機的能力就足以應付大多簡單控制系統。用plc實現 link功能時同樣需要讓主從設備的通訊口的通訊格式設置一致，所設置的方法同前文所述。

進行plc link讀寫從站數據時，作為主站的plc其它需要設置的項目如表5所示。

表5 plc link時需設置的寄存器

知道上述這些需要設置的數據，就可以編寫plc與從機間實現link功能的程序了。本例以sa plc作主機控制vfd-m變頻器實現上例所述之多段速控制功能。變頻器的設置及通訊線的連接和上例相同。

7 結束語

從兩個通訊實例可以看出，臺達的plc和變頻器間實現高性能的通訊控制非常簡單容易，且性價比極高，值得推廣應用。但需要注意的是由于rs485口是半雙工工作模式，因此當程序中有多條通訊程序段時，一定不能出現兩個或以上的通訊程序同時被執行的情況。