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 1 引言

    在绝大多数变频器调速工程应用领域，都需要外围辅助机电联控系统实现变频器的自动化运行。外围机电联控系统随着调速对象的不同要求千变万化，有时可以是相当的复杂，例如常见的机电一体化运动系统，所以工程上变频器经常与PLC集成联控运行。台达VFD-E系列变频器在内部集成嵌入可编程控制器。VFD-E为机电一体化等复杂调速系统开创精简型整体解决方案时代。

 2 VFD-E变频器内置PLC简介

    •PLC逐行扫描标准运行方式。

    •丰富的编程语言：指令语句；梯形图；SFC。

    •丰富的指令语句：45个指令种类，包括28个基本指令，17个应用指令。

    •350步长程序容量。

    •uS级基本指令的处理速度。

    •结束再生的输入/输出控制方式（当执行END指令时输入输出有立即刷新指令）。

    •8点基本I/O配置：6个输入点（X）,2个输出点（Y）。

    •I/O模块扩展功能：通过I/O卡可以配置9个输入点，4个输出点。

    •通用辅助继电器M：160点。（M0-M159,特殊用继电器共32点M1000-M1031）

    •定时器：16只。T0～T15（100ms）。

    •计数器：8个16位（C0～C7）；1个32（C235）。

    •通用内部寄存器D：30点（D0～D29）

    •特殊寄存器D：45点。（D1000~D1044）。主要作为存放系统状态、错误信息、监控。

    •通过RS485编程。

    3 VFD-E变频器的PLC程序执行方式

    PLC程序的上传和下载通过PLC2编程页面执行。首先按MODE键到“PLC0”页面，然后按上 键切换到“PLC2”，接着按下“ENTER”,成功会显示“END”,然后会跳回“PLC2”.在没有下载程序到变频器里面之前，如果出现警告可以不理会。注意在上传和下 载程序前变频器是在停止状态下。

    执行VFD-E变频器内部PLC程序有三种方式：

    种方式：在PLC1编程页面下，自动执行PLC程序；

    第二种方式：在PLC2编程页面下，经过WPL由通讯监控PLC程序运行（执行/停止）；

    第三种方式：端子运行方式。当为外部多功能输入端子（MI3-MI9）设定为“RUN/STOP PLC(99)”后，端子接点导通(close)时，在PLC页面会显示PLC1,执行PLC程序。端子接点断路（open）时PLC页面会显示PLC0,停止PLC程序。

    4 内置PLC的特殊功能装置配置说明

    限于篇幅，本文中只是把常用的特殊继电器和寄存器等说明一下，详细的可以见到中达电通股份有限公司的网站上下载VFD-E系列的说明书。

   4.1特殊继电器说明

    M1000 运转监视常开接点（a接点）。RUN中常时On，a接点。RUN的状态下，此接点On

    M1001运转监视常闭接点（b接点）。RUN中常时Off，b接点。RUN的状态下，此接点Off

    M1005变频器故障指示

    M1006输出频率为零

    M1007变频器运转方向FWD(0)/REV(1)

    M1025变频器RUN(ON)/STOP(OFF)

    M1026变频器运转方向FWD(OFF)/REV(ON)

    M1028高速计数功能开启(ON)/关闭(OFF)

    4.2特殊寄存器功能说明

    D1025高速计数器现在值(低位)

    D1025高速计数器现在值(高位)

    4.3变频器特殊指令

    1 DHSCS高速计数功能说明：

    DHSCS    S1  S2  S3（S1:比较值 ； S2:高速计数器编号；S3:比较结果。）

    •高速脉冲计数功能需要借助PG卡来实现外部脉冲输入。

    •由设置DHSCS指令所需要的目标值，并且把M1028(特殊功能继电器，功能是变频器高速计数功能开启ON/OFF)打开，将自动进行计数。如果要清除计数器的数值，需要将M1029(特殊功能继电器，功能是清除高速计数值)设置为ON。

    •高速计数器有3种运动控制模式，可以通过特殊寄存器D1044来设定。

    种模式是“A-B   相脉冲”的模式。使用可以通过输入A相和B相的脉冲来做计数器的输入， 需要和GND连接。

    第二种模式是“脉冲＋符号”的模式。使用者可以利用脉冲的输入以及通过符号来做上数或着下数。定义A相来做脉冲，B相来做符号， 需要和GND短接。

    第三种模式是“脉冲＋标志位”模式。在计数方式中，可以通过标志位M1030来判断上数或下数，所以使用者知需要连接A相就可以了， 需要和GND短接。

    2 FPID变频器PID控制。

    FPID  S1    S2   S3  S4

    其中： S1:PID参考目标的输入端子选择（0～4）；

    S2:PID比例增益P(0~100)；

    S3:PID积分时间I（0～10000）；

    S4:PID微分时间D（0～10000）。

    3  FREQ变频器运转控制。

    FREQ   S1  S2  S3

    其中：S1:设定频率；S2:加速时间；S3:减速时间。

    例如：FREQ   K5000  K200  K100

    则：设定目标频率为50HZ,加速时间是20S,减速时间是10S

    4  RPR变频器参数读取。

    RPR    S1  S2

    其中：S1:参数字地址；S2：把读取的参数保存到S2中。

    5  WPR变频器参数写入。

    WPR    S1  S2

    其中：S2为参数的地址, 把参数数值S1写到参数S2中。

    5 VFD-E变频器内置PLC程序运行举例

    5.1变频器转速程控源程序案例

 6 VFD-E变频器的功能特色

    6.1内建的PLC功能

    内建的PLC功能可以取代小型的单片机控制器、计数器以及定时器等，从而大幅度降低了系统成本。非常适用功能简单、价格敏感的机械加工行业。

    6.2多样化现场总线通讯模块

    多样化现场总线通讯模块非常适合系统整合应用、立体停车设备、以及远程监控的应用。

    6.3紧凑灵活安装

    VFD-E采用了欧式设计，既可以并排安装又可以加挂导轨背板，加上其小巧型可以大幅度缩小了安装空间。

    6.4直流母线并联供电

    VFD-E可以做直流母线并联供电，有效的相互吸收回馈能量，分散刹车电阻负担。并且多台使用同一个刹车模块，大大的降低了系统成本。

    6.5EMC电磁兼容

    滤波器内建（230V 1phase and 460V 3phase）符合CE/UL标准，完全符合中国出口的市场需要。

    6.6 选购配件

    方便灵活的各种选购配件，例如I/O卡，A/D,D/A模块，数字操作器，PG卡，通讯模块等，用户都可以根据系统的需要来合理的配置，让系统达到佳的性价比。

    7 结束语

    VFD-E系列PLC嵌入型变频器为台达变频器机种系列的新产品，在产品功能、性能与控制技术上都保留了现有产品的优点。PLC嵌入型变频器将大大的提高了产品的性价比。VFD-E系列有利于开拓全新市场和补充现有市场。VFD-E系列变频器的应用领域将十分广泛，包括食品加工、风扇水泵、造纸纺织机械、机床/金属加工机械、输送机与搬运机械及木工机械等。

    PLC嵌入型变频器是变频器技术进步的划时代产品，具有非常广阔的应用前景。

     在工业自动化场合，可编程序控制器与变频器的应用越来越广泛，传统的控制方式一般是使用PLC的数字输入输出端子接到变频器的输入输出端子，PLC的模拟量输入输出点控制变频器的模拟量输入输出，这种方式实际上占用了PLC宝贵的输入输出点，特别是模拟量接口，所费代价很大。随着PLC及变频器的发展，特别是通讯处理能力的扩展，目前一般的变频器都带有485通讯接口，而PLC的通讯功能也得到长足的发展，所以考虑使用PLC与变频器直接通过通讯方式连接，应该是比较经济的方法。问题是：众多的变频器厂家，由于技术和市场的原因，通讯协议五花八门，相互的兼容性很差。针对这种现状，日本光洋电子（KOYO）使用“无协议通讯”的技术很好的解决了这个问题。所谓无协议，即是自由协议方式，协议的格式由用户自己定义，这样用户就可以根据变频器的协议格式组织数据，实现与变频器的通讯。光洋电子的SN系列PLC，是小型一体化可扩展PLC，具有强大的通讯功能，基本配置有两个通讯接口（一个RS232，一个RS485），除支持无协议通讯方式外，还支持MODBUS协议、CCM协议、K协议。本论文主要介绍无协议通讯功能。

SN通讯功能介绍:
    SN系列PLC本体带有2个通讯口，一为RS-232C口，另一为RS485口，可用于与各种带有串行口的设备通讯。
各通讯口的通讯功能如下：
    Port0（编程口）：
    通讯方式 ： RS－232C
    通讯速度 ： 300bps～38．4Kbps
    连接方式 ： 6芯电话插座
    支持协议 ： K协议（S），无协议（M/S），CCM2（S）
    传送距离 ： 手持编程器（9600bps、38400bps） 1.5m以内
    DirectSOFT（9600bps） 5m以内
    无协议、CCM（9600bps） 15m以内
    Port1（通用通讯口）:
    通讯方式 ： RS－485
    通讯速度 ： 300bps～38．4Kbps
    连接方式 ： 3P 端子台
    支持协议 ： CCM2（M／S），CCM3（M／S），无协议（M／S），K协议（S）
    传送距离 ： 9600bps以下，大1km
    （19200bps以上，大500m）

应用: 基于以上思路的程序编制方法，只需改变发送程序中的变频器参数地址，就可以控制变频器中其他参数（变频器中能够通过通讯改变的参数）。程序跳转稍加修改，可以控制多个参数。当使用多台变频器时，只需把变频器的通讯地址设为不同的就可以了。本方法已在拉丝机械，纺织机械（染整设备、浆纱机）等多种设备中得到应用，不但节省了PLC模拟量模块，而且解决了由于变频器的模拟量输入通道的限制，不能同时改变多个参数的问题，经济效益非常明显。需要注意的是，PLC与变频器的连线需使用屏蔽双绞线，并可靠接地，以解决因电气干扰可能造成的通讯故障。