基于欧姆龙PLC 的台达变频器控制

0 引言

　　变频调速技术近年来发展很快，应用于各行业在节约电能的同时可以减少排放、降低能耗，因此理解并掌握变频器的控制，具有十分重要的现实意义。变频器的控制可以采用PLC、单片机等作为控制核心，由于PLC 具备可靠性高、编程简单、维护方便等突出优点，越来越多的工业控制场合选用PLC和变频器用于电机的调速控制。

　　基于PLC的变频器的控制包括模拟方式控制和串口通信方式控制，其中，串口通信包括有协议通信和无协议通信，有协议通信如文献[1]所述，几乎不用编程，正确连接后就能实现串口通信。本文着重介绍了基于欧姆龙CP1H 系列PLC 的台达VFD 系列变频器的模拟方式控制和无协议通信方式控制。

1 VFD系列变频器与CP1H系列PLC简介

　　VFD系列变频器是台达电子集团驱动类自动化产品之一，具有节能效果好、供电范围宽、控制精度高等特点，可任意设定V/f 曲线，广泛应用于恒压供水、空调、风机、锅炉、水处理、城市建设等自动化控制领域。

　　CP1H 系列PLC 是欧姆龙公司推出的一款小型PLC，性能与西门子S7-200 相当，包括CP1HX标准型、CP1H-XA模拟量内置型和CP1H-Y 高速定位型三种型号，适用于纺织、印刷、包装、橡塑及医疗等行业的机械设备控制。该机型外形小巧、速度极快、功能强大，具备1 个USB 口、2 个RS232C或RS485 可选的串行通信口，可实现上位链接、无协议通信、NT 链接、串行网关功能、串行PLC链接等功能。

2 模拟量控制方式

　　2.1 模拟量控制方式的变频调速系统组成

　　系统组成框图如图1所示，包括PLC、变频器、电机以及测速反馈装置四个组成部分，PLC 和变频器之间以模拟控制方式（电压）连接，该电压由变频器内部的V/f 变换单元将电压的变化量转变为频率的变化量，电机的正转和反转以两个输出点来进行控制，电机的转速由测速装置转变为电压信号反馈至PLC，再通过软件实现转速的闭环控制。

　　2.2 CP1H-XA40DT-D的设置与调试

　　欧姆龙PLC CP1H-XA40DT-D 内置4 点电压/电流输入、2 点电压/电流输出，分辨率可设为1/6000 和1/12 000，输入、输出分别可选择：0~5 V、1~5 V、0~10 V、-10~10 V、0~20 mA 和1~20 mA等6 种方式，内存CIO200~203为输入模拟量对应的A/D转换结果，CIO210~211对应D/A 输出的数字量结果。

　　PLC 的模拟量调试主要涉及系统DIP 开关状态设置、输入和输出模拟量形式以及范围选择、模拟量采集结果的处理等环节，调试时可先调开环系统，然后根据测速装置反馈电压和转速的关系，通过软件判断调节模拟量单元的输出信号大小，实现闭环调速系统。

　　2.3 VFD变频器的设置与调试

　　变频器的调试相对简单，须注意的是：将参数Pr.-00 设置为“d0001”，Pr.-01 设置为“d0001”或“d0002”，线路连接如图1 所示，PLC 的正反相控制端输出分别和REV 与FWD 相连，PLC 的COM端和变频器的DCM端相连。模拟控制方式的连线可参照文献[3]的注意事项，错误的连接可能会损坏PLC的输出端口。

3 无协议通信控制方式

　　众多的变频器品牌，由于技术和市场的原因，通信协议五花八门，兼容性很差，针对这种现状，无协议通信得到了很好的应用。所谓无协议通信，即是自由协议方式，协议的格式由用户自己定义，用户根据具体变频器的协议格式组织数据，实现与变频器的通信。

　　参照文献[2] 提出的方案，我们设计了基于RS485 的无协议通信控制方式，系统框图如图2所示，PLC 的串口连接端子也可以使用“RDB+”和“RDA-”两个端口，变频器输出三相相位差120毅的交流电压至三相异步电机定子绕组。

　　3.1 RS485通信模式

　　欧姆龙CP1H 系列PLC 设有RS485 的串行通信口，可采用平衡驱动器和差分接收器的组合，结合其抗共模干扰能力强，抗噪声干扰性能优越的特性，可以实现有协议通信和无协议通信。

　　台达VFD-A 交流马达驱动器内建RS485 串联通信界面，串联通信连接端口标注SG+、SG-，其中，“SG+”表示信号正相端，“SG-”表示信号负相端。使用RS485 串联通信接口时，每台VFD-A 必须预先在Pr.78 指定其通信地址，PLC 便根据预定地址实施控制。当将参数“A”设为“02H”时，PLC可同时对多个变频器实施控制。

　　3.2 台达VFD-A变频器参数设置与通信格式

　　3.2.1 参数的设定

　　相关的参数涉及Pr.-00、Pr.-01、Pr.-78，其中，Pr.-00 指定主频率输入来源，Pr.-01 设定运转信号来源，Pr.-78 选取了串口通信的波特率，对应的设定值分别为：d002、d003、d002，即主频率与运转信号由RS485 串联通信接口控制，且令面板STOP键有效，波特率设定为4 800 bit/s。