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1、毕 业 设 计 论 文三菱变频器与西门子PLC的通讯及三菱变频器的应用专 业 名 称： 电气自动化技术班 级 学 号： 08137130论文提交日期： 2010年11月12日论文答辩日期： 2010年11月13日 2010年11月13日【摘要】三菱变频器与西门子PLC的通讯主要是通过通信协议来实现电机正反转，由个人计算机发出变频器能够识别的指令，变频器接受指令，然后再发出PLC能够识别的指令，PLC接受指令后，由PLC最终来实现电机的正反转。三菱变频器有面板操作、电位器操作、三段固定频率操作实现电机正反转以及频率的改变。本文介绍了三菱变频器的运用、功能及与西门子PLC的通讯和使用时的注意事项等
2、。【关键词】三菱变频器、西门子PLC、通讯Abstract：Siemens PLC, Mitsubishi Inverter communication mainly through the communication protocol to reversing the motor, the drive from the PC to recognize the instructions issued, the drive accepts commands, and then issued instructions to identify PLC, PLC to accept instructi
3、on, by the PLC to achieve the ultimate motor reversing. Mitsubishi inverter with panel operation, potential operations, three sections of fixed-frequency operation of the motor reversing and frequency changes. This article describes the use of the drive Mitsubishi, and Siemens PLC functions and use
4、of communication and attention to such matters.Keywords: Mitsubishi Inverter, Siemens PLC, communication.目录绪论1第一章 变频器简介2第二章 三菱变频器的接线32.1三菱变频器的接线32.2 三菱变频器的输入输出端子规格说明42.2.1 变频器主回路42.2.2变频器控制回路42.3 三菱变频器的接线注意事项62.3.1 主电路接线注意事项：62.3.2 控制回路接线注意事项：6第三章 三菱变频器的操作73.1 变频器运行模式的选择73.2 面板操作83.2.1 变频器三相接线，变频器与电
5、机相连。83.2.2 键旋转方向选择（）83.2.3 参数设定83.3 电位器操作93.3.1 变频器三相接线，变频器与电机相连。93.3.2 变频器接10k电位器，改变频率。93.3.3 接开关，改变电机正反转103.3.4 运行模式的选择103.4 三段频率操作103.4.1 变频器三相接线，变频器与电机相连。103.4.2 改变电机正反转103.4.3 三段频率参数的设定103.4.4 运行模式的选择11第四章 可编程控制器（PLC）简介124.1 PLC的基本组成及工作原理124.2 PLC的特点12第五章 变频器与计算机的通讯13 5.1 变频器RS-485接口的使用135.2 使用
6、RS-485通讯方式的计算机及其布线135.3变频器与计算机的连接（1对1连接）135.3.1变频器与计算机的连接135.3.2 接线方法145.4 FR-S520E型号的三菱变频器的通讯参数145.5 计算机编程165.5.1 通讯协议165.5.2 有/无通讯操作和数据格式类型165.5.3 数据格式175.5.4 ASCII码18第六章 变频器与PLC的通讯206.1 通讯指令206.1.1 元件说明206.1.2 传送、接收指令206.2 SMB30和SMB130自由口控制寄存器206.3控制程序226.3.1 I/O口的分配226.3.2 数据块226.3.3 程序块23第七章 触摸
7、屏277.1 触摸屏的工作原理277.2 触摸屏与PLC、电脑的接线27结论28致谢29参考文献30绪论当今世界，可编程控制器（简称PLC）技术已经成为我国工业控制的三大支柱产业。特别是近几年大规模集成电路的迅猛发展，使得PLC技术应用的领域越来越广泛。由于PLC具有可靠性高、抗干扰能力强等特点，因此在我国工业控制中大量使用。随着PLC技术的发展，它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。而变频器以其调速平滑、范围大、效率高、启动电流小、运行平稳，而且节能效果明显也成为目前最简单、方便的一种调速节能方式。我们所熟知的是变频器直接调节电机转速的，并且改变其正反转。而本文我们研究的是
8、三菱的变频器与西门子PLC的，通过通讯协议来达到改变个人计算机上的参数就可以直接控制电机的转速及正反转。第一章 变频器简介变频器是以电力电子技术、微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用为基础上发展起来的智能型的调速设备。变频器不仅调速平滑、范围大、效率高、启动电流小、运行平稳，而且节能效果明显。变频器作为一种新型的调速节能设备，是目前最简单、方便的一种调速节能方式。第二章 三菱变频器的接线2.1三菱变频器的接线我们所使用的三菱变频器是FR-S520型号的，它采用的是三相电源输入。 图2-1 变频器标准接线图 2.2 三菱变频器的输入输出端子规格说明2.2.1 变频器主回路表2-1 变频
9、器主回路端子说明端子记号端子名称 内容说明L1,L2,L3(*)电源输入连接工频电源。U,V,W变频器输出连接三相鼠笼电机。直流电压公共端此端子为直流电压公共端子，与电源和变频器输出没有绝缘。+,P1连接改善功率因数直流电抗器拆下端子+-P1间的短路片，连接选件改善功率因数用直流电抗器（FR-BEL）。接地变频器外壳接地用，必须接大地。（*）单相电源输入时，变成L1,N端子。2.2.2变频器控制回路变频器的控制回路端子排列如下所示： 图2-2 变频器控制回路端子排列表2-2 变频器控制回路端子说明端子记号端子名称 内容输入信号接点输入STF正转启动STF信号ON时为正转，OFF,时为停止指令S
10、TF,STR信号同时为ON时，为停止指令。STR反转启动STR信号ON时为反转，OFF时为停止指令。根据输入端子功能选择(Pr.60Pr.63)可改变端子的功能。（*3）RHRMRL多段速度选择可根据端子RH,RM,RL信号的短路组合，进行多段速度的选择。速度指令的优先顺序是JOG，多段速设定(RH,RM,RL,REX)，AU的顺序。SD(*1)接点输入公共端 （漏型）此为接点输入（端子STF,STR,RH,RM,RL）的公共端子。(*6)PC(*1)外部晶体管公共端DC24V电源接点输入公共端（源型）当连接程序控制器(PLC)之类的晶体管输出（集电极开路输出）时，把晶体管输出用的外部电源接头
11、连接到这个端子，可防止因回流电流引起的误动作。PC-SD间的端子可作为DC24V 0.1A的电源使用。选择源型逻辑时，此端子为接点输入信号的公共端子。10频率设定用电源DC5V。容许负荷电流10mA。2.3 三菱变频器的接线注意事项2.3.1 主电路接线注意事项：1、 电源一定不能接到变频器输出端子（U,V,W），否则将损坏变频器。2、 接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故障，必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，请注意不要使碎片粉末等进入变频器中。3、 为使电压下降在2%以内，请用适当型号的电线接线。变频器和电机间的接线距离较长时，特别是低频率输出情况下，会由于主
12、电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降。4、 长距离布线时，由于受到布线的寄生电容充电电流的影响，会使快速相应电流限制功能降低，接于2次侧的仪器误动作等而产生故障。因此，请注意总接线长度。5、 电磁波干扰变频器输入/输出（主回路）包含有谐波成分，可能干扰变频器附近的通讯设备（如AM收音机）。因此，安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF（仅用于输入侧）或FR-BSF01或FR-BLF线路噪音滤波器，使干扰降至最小。6、不要安装电力电容器，浪涌抑制器和无线电噪音滤波器（FR-BIF选件）在变频器输出侧。这将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。如上述任何一种设备已安装，请立即拆掉。（无线电噪音滤波
13、器FR-BIF使用在单相电源规格时，T相请确实绝缘，接至变频器输入侧。）7、运行后，改变接线的操作，必须在电源切断10分钟以上，用万用表检查电压后进行。断电后一段时间内，电容上仍然有危险的高压电。2.3.2 控制回路接线注意事项：1、SD,SE端子以及“5”是被相互绝缘的，请不要接地线。请不要把SD-5端子和SE-5端子互相接通。2、接住控制回路端子的导线用屏蔽线或双绞线，而且与主回路，强电回路（包括200V继电器程序回路）分开布线。3、控制回路的输入信号是微弱电流，通过接点输入时，为防止接触不良，使用2个以上微弱信号用接点并联或双生接点。第三章 三菱变频器的操作3.1 变频器运行模式的选择用
14、于选择变频器的运行模式。有用操作面板，参数单元进行的运行（PU运行），有用外部信号进行的运行（外部运行），有PU运行和外部运行，组合进行的运行（外部/PU组合运行）。接通电源时（出厂设定值）为外部运行模式。表3-1 变频器运行模式的选择Pr.79设定值功 能RUNLED显示* PUEXTRUNPUEXT0电源投入时为外部运行模式。可用操作面板（PU/EXT 键）、参数单元（ PU / EXT 键），切换PU运行模式和外部运行模式。各模式的内容熄灭：无启动指令的停止正转：点亮反转：缓慢闪烁有启动指令无频率设定快速闪烁参照设定值“1”,“2”1运行模式运行频率启动信号点亮(熄灭)熄灭PU运行模式用
15、操作面板进行设定或用FR-PU04-CHRUN 键2外部运行模式外部信号输入（端子2(4)-5之间，多段速选择）点动外部信号输入（ 端子STF,STR）熄灭3外部PU组合运行模式1用操作面板的设定用旋钮，参数单元的键进行数字设定，或外部信号输入（多段速设定， 端子4-5 之间（ AU 信号ON 时有效）外部信号输入（ 端子STF,STR）点亮点亮4外部PU组合运行模式2外部信号输入(端子2(4)-5之间，多段速选择，点动)RUN 键7外部运行模式（PU运行互锁）MRS信号ON可切换到PU运行模式（正在外部运行时输出停止）MRS信号OFF禁止切换到PU运行模式参照设定值“1”,“2”8用外部信号
16、切换运行模式(运行时禁止)X16信号ON切换到外部运行模式X16信号OFF切换到PU运行模式3.2 面板操作3.2.1 变频器三相接线，变频器与电机相连。3.2.2 键旋转方向选择（）可选择用操作面板的 键操作时的旋转方向。 表2-2 旋转方向选择参数号名称出厂时设定值设定范围备 注3.2.3 参数设定 表2-3 功能参数设定参数显示名称设定范围最小设定单位出厂时设定用户设定值0转矩提升0150.16/5/4 1上限频率0120Hz0.1Hz50Hz 2下限频率0120Hz0.1Hz0Hz3基准频率0120Hz0.1Hz50Hz 50Hz7加速时间0999s0.1s5s 5s8减速时间0999
17、s0.1s5s5s9电子过电流保护050A0.1A额定输出电流30扩张功能显示选择0，110 179运行模式选择04，7，8101CLr参数清零0:不实行1:参数清10:全部清零10ECL报警履历清零0:不清零1:报警履历清零10 按电机启动，旋钮改变频率，调节电机转速，实现电机正反转。按电机停止转动。3.3 电位器操作3.3.1 变频器三相接线，变频器与电机相连。3.3.2 变频器接10k电位器，改变频率。3.3.3 接开关，改变电机正反转3.3.4 运行模式的选择 P79设为“2”，选择外部操作模式，按电机启动，通过调节电位器的大小来改变频率，调节电机转速，实现电机正反转。按电机停止转动。
18、3.4 三段频率操作3.4.1 变频器三相接线，变频器与电机相连。3.4.2 改变电机正反转3.4.3 三段频率参数的设定 表3-4 三段频率设定参数显示名称设定范围最小设定单位出厂时设定用户设定值43速设定（高速）0120Hz0.1Hz50Hz 50Hz53速设定（中速）0120Hz0.1Hz30Hz30Hz63速设定（低速）0120Hz0.1Hz10Hz 10Hz3.4.4 运行模式的选择 P79设为“2”，选择外部操作模式，按电机启动，通过选择多段速度来改变频率，调节电机转速，实现电机正反转。按电机停止转动。第四章 可编程控制器（PLC）简介4.1 PLC的基本组成及工作原理PLC是以微
19、处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持。FX系列PLC是由基本单元、扩展单元及特殊功能单元构成。基本单元包括CPU、存储器、I/O接口部件和电源，是PLC的主要部分。扩展单元是扩展I/O点数的装置，内部有电源；扩展模块用于增加I/O点数和改变I/O口点数比例，内部电源，由基本单元和扩展单元供给。扩展单元和扩展模块内无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些特殊用途的装置，如进行模拟量控制的A/D、D/A转换模块，高速计数器模块（HC），过程控制模块（PID）等特殊功能单元。PLC的工作原理与计算机相比有较大的不同，PLC从0000号存储地址所存放的第一条
20、用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。PLC对输入、输出信号的处理与微型计算机不同：微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输入、输出信号是集中批处理。4.2 PLC的特点PLC是综合继电器接触控制的有点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点： （1）可靠性高，抗干扰能力强。 （2）配套齐全，功能完善，适用性强。 （3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。 （4）系统设计、建造工作量小
21、，维护方便。 （5）体积小，重量轻，能耗低。 第五章 变频器与计算机的通讯可以用RS-485通过变频器的RS-485接口进行通讯运行。 5.1 变频器RS-485接口的使用RS-485接插头针排列 从变频器本体（插座）箭头A方 图5-1 变频器通讯接口图5.2 使用RS-485通讯方式的计算机及其布线可以用RS-485接口，通过计算机进行通讯运行。用通讯电缆把RS-485接口与计算机等相连，用用户程序可以对变频器的运行、监视，以及参数的读写进行操作。标准规格：EIA-485(RS-485)传送形式：多段字节连接方式通讯速度：MAX 19200bps总长度：500m5.3变频器与计算机的连接（1
22、对1连接）5.3.1变频器与计算机的连接5.3.2 接线方法带有RS-485的计算机一台,变频器一台5.4 FR-S520E型号的三菱变频器的通讯参数表6-1 通讯参数功能参数显示名称设定范围最小设定单位出厂时设定用户设定值通讯参数n1（331）通讯站号031：指定变频器的站号10 2n2（332）通讯速度48：4800bps，96：9600bps，192：19200bps1192 96n3（333）停止位长0,1:（数据长8），10,11:（数据长7）11 0n4（334）有无奇偶校验0:无，1:有奇数校验，2:有偶数校验12 0n5（335）通讯再次次数010，- - -11 5n6（33
23、6）通讯校验时间间隔0999s，- - -0.1s- - -2.0n7（337）等待时间设定0150ms，- - -1- - - n8（338）运行指令权0:指令权在计算机，1:指令权在外部100n9（339）速度指令权0:指令权在计算机，1:指令权在外部10 0n10（340）联网启动模式选择0:根据Pr.79，1:用计算机联网运行模式启动101n11（341）CRLF选择0:无CRLF，1:有CR 无LF，2:有CRLF11 1n12（342）有无EPROM写入选择0:RAM和E2PROM均可写入，1:只能写入RAM10 1PU参数n13(145)PU 显示语言切换0,27:英语1:中国语
24、111n14(990)PU蜂鸣音控制0:无音，1:有音111n15(991)PU对比度调整 0(淡) 63(深)15858n16(992)PU主显示画面数据选择0:可选择输出频率输出电流100:停止时:设定频率，输出电流运行时:输出频率，输出电流100n17(993)PU 脱落检测/PU设定锁定0:PU 脱落时无异常,1:PU脱落时有异常,10:PU 脱落时无异常(PU操作无效)1005.5 计算机编程5.5.1 通讯协议计算机与变频器之间的数据通讯执行过程如下： 5.5.2 有/无通讯操作和数据格式类型 有/无通讯操作和数据格式类型如下： 记号动作内容运行指令运行频率参数写入变频器复位监示参
25、数读出根据用户程序通讯请求发送到变频器AA(A”)*1A(A”)*2ABB变频器数据处理时间有有有无有有从变频器返回的数据(检查数据的错误)没有错误*(接受请求)CCC无E,E(E”)*1E(E”)*2有错误(拒绝请求)DDD无FF计算机处理延迟时间无无无无无无计算机根据返回数据的应答(检查数据的错误)没有错误*( 变频器不处理)无无无无G(无)G(无)有错误( 变频器再次输出)无无无无HH5.5.3 数据格式使用十六进制数。数据在计算机和变频器之间自动使用ASCII码传输。 从计算机到变频器的通讯请求数据 写入数据时从变频器到计算机的应答数据 读出数据时从变频器到计算机的应答数据 读出数据时
26、从计算机到变频器的发送数据 5.5.4 ASCII码ASCII码 字符ASCII码 字符ASCII码 字符ASCII码 字符000 NUL017 DC1 034 “051 3001 SOH018 DC2035 #052 4002 STX019 DC3036 $053 5003 ETX020 DC4037 %054 6004 EOT021 NAK038 &055 7005 EDQ022 SYN039 056 8006 ACK023 ETB040 (057 9007 BEL024 CAN041 )058 :008 BS025 EM042 *059 ;009 HT026 SUB043 +060 01
27、2 FF029 GS046 .063 ?013 CR030 RS047 /064 014 SO 031 US048 0065 A015 SI032 Space049 1066 B016 DLE033 !050 2067 CASCII码 字符ASCII码 字符ASCII码 字符ASCII码 字符068 D085 U102 f119 w069 E086 V103 g120 x070 F087 W104 h121 y071 G088 X105 i122 z072 H089 Y106 j123 073 I090 Z107 k124 |074 J091 108 l125 075 K092 109 m12
28、6 076 L093 110 n127 del077 M094 111 o078 N095 _112 p079 O096 113 q080 P097 a114 r081 Q098 b115 s082 R099 c116 t083 S100 d 117 u084 T101 e118 v第六章 变频器与PLC的通讯6.1 通讯指令6.1.1 元件说明接收指令(RCV)启动或终止接收信息功能，必须为接收操作指定开始和结束条件；发送指令(XMT)在自由口模式下依靠通讯口发送数据。一般PLC程序分为主程序和中断程序。主程序完成初始化通信口、开中断、判断、发送数据等功能,中断程序完成接收和发送数据的功能。
29、PLC软元件控制说明 M0执行XMT指令M1执行RCV指令M2执行XMT指令6.1.2 传送、接收指令传送（XMT）指令在自由端口模式中使用，通过通讯端口传送数据。接收（RCV）指令开始或终止“接收信息”服务。必须指定一个开始条件和一个结束条件，“接收”方框才能操作，通过指定端口（PORT）接收的信息存储在数据缓冲区（TBL）中。数据缓冲区中的第一个条目指定接收的字节数目。6.2 SMB30和SMB130自由口控制寄存器 SMB30控制端口0的自由口通讯；SMB130控制端口1的自由口通讯。可以从SMB30和SMB130读取或向SMB30和SMB130写入。这些字节配置各自的通讯端口，进行自由
30、口操作自由口或系统协议支持选择。S7-200符号名称SM地址位格式位格式MSB LSB端口0端口170P0-ConfigSM30P1-ConfigSM130ppdbbbmmSM30.6-SM30.7SM130.6-SM130.7pp:00=无校验01=偶校验10=无校验11=奇校验SM30.0-SM30.1SM130.0-SM130.1d:0=每个字符8个数据位1=每个字符7个数据位SM30.2-SM30.4SM130.2-SM130.4bbb:000=38400bps00=19200010=9600011=4800100=240010=1200110=115200111=57600P0-Co
31、nfig0SM30.0mm:00=点对点接口协议（PPI/从属模式）P1-Config0SM130.001=自由口协议SM30.1SM130.110=PPI/主站模式11保留（PPI/从站模式默认值）注释：当选择代码mm=10（PPI主站模式）时，CPU在网络上成为主站设备，允许执行NETR和NETW指令。字节2至7在PPI模式中被忽略。6.3控制程序6.3.1 I/O口的分配表6-1 I/O口地址表器件代号地址编号功能说明输入信号SB1I0.0电机反转按钮SB2I0.1系统启动按钮SB3I0.2复位按钮SB4I0.3固定频率1SB5I0.4固定频率2SB6I0.5系统停止按钮6.3.2 数据
32、块VB119 11VB120 16#05, 16#30, 16#32, 16#46VB124 16#41VB125 16#31VB126 16#30VB127 16#32VB128 16#37VB129 16#43VB130 16#0DVB161 13VB162 16#05, 16#30, 16#32, 16#46, 16#44, 16#31, 16#39, 16#36, 16#39, 16#36, 1 6#46, 16#42VB174 16#0DVB180 11VB181 16#05, 16#30, 16#32, 16#46, 16#41, 16#31, 16#30, 16#30, 16#3
33、7, 16#41, 16#0DVB192 16#0DVB199 11VB200 16#05, 16#30, 16#32, 16#46, 16#41, 16#31, 16#30, 16#34, 16#37, 16#45, 16#0DVB211 16#0DVB400 13VB401 16#05, 16#30, 16#32, 16#45, 16#44, 16#31, 16#30, 16#33, 16#45, 16#38, 16#46, 16#43VB413 16#0DVB600 13VB601 16#05, 16#30, 16#32, 16#45, 16#44, 16#31, 16#30, 16#3
34、7, 16#44, 16#30, 16#46, 16#37VB613 16#0DVB800 11VB801 16#05, 16#30, 16#32, 16#46, 16#41, 16#31, 16#30, 16#30, 16#37, 16#41, 16#0D6.3.3 程序块第七章 触摸屏7.1 触摸屏的工作原理各种触摸屏技术都是依靠传感器来工作的，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作
35、用是从触摸屏检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它能接收CPU发来的命令并执行。7.2 触摸屏与PLC、电脑的接线一般可照如图8-1所示方法连接中国台湾威纶MT506系列触摸屏图7-1 MT506触摸屏与PLC、PC连接图结论通过大量的操作和程序的修改，西门子PLC通过控制程序对三菱变频器进行操作，实现电机的正反转，并控制电机的频率，同时在触摸屏上显示，达到预期的设计效果。在变频器的参数修改上，从面板操作、电位器操作、三段频率操作到最终的变频器与PLC的通讯，我们一遍一遍反复地试各个参数所实现的功能，最终把一一设好，实现了预期功能。致谢本论文能得以顺利的完成，要十分感谢
36、我的指导老师徐瑾瑜徐老师。在从开始对项目的不了解到最后基本完成整个项目要求，徐老师都给了我很多的指导。在变频器的操作和与PLC通讯程序的编写过程中得到了徐老师的帮助，特别是徐老师严谨细致、一丝不苟的作风是我工作、学习的榜样，唯一的遗憾是我自己不够主动，错过了许多与老师交流的机会。我还要感谢跟我同一小组的其他五个人，在我因为不懂而焦急的时候，是他们也给我提出了许多宝贵意见，给了我很多指导帮助。最后，我衷心感谢这一路走来给过我帮助的人！参考文献1S500E系列变频器用户手册详细篇(中)（第一版）2恽新星等编著.PLC技术综合应用. 无锡：无锡商院，2010.13郁汉琪主编.电气控制与可编程序控制器应用技术.南京：东南大学出版社，2006.84王阿根主编.电气可编程控制原理与应用.北京：清华大学出版社，2007.4.1
