交流伺服系统具有可靠性高、高速性能好、维护成本低等特点，广泛应用于数控机床、机器人等需进行大范围调速高精度位置控制的场合，如机床的进给驱动等。一般通用型伺服驱动器利用外部输入脉冲指令(如直接利用PLC的脉冲输出)来控制伺服电机的位置与速度。在先进的伺服驱动器上，已经开始采用网络总线控制技术，即此类驱动器与主控制器(如PLC)之间采用通用现场总线连接，并以网络通信的形式进行二者间的数据交换，实现驱动器调试监控以及运行过程控制。

        下面就以三菱Q系列PLC控制三菱网络控制型交流伺服驱动器MR—J3为例，对二者间的通信进行阐述。

        1 PLC与伺服驱动器间的通信网络接口

        在网络系统中，将具有数据交换控制权的设备称为网络主站，PLC、CNC、外部计算机等是常用的网络主站。而将只能接收与执行网络控制命令的设备称为网络从站，伺服驱动器、变频器、主轴驱动器等是常用的网络从站。网络设备之间通过通信电缆(网络总线连接)。网络中的1个主站可以对1或n个从站进行通信与控制。根据实际应用，本例中主站为PLC，多个从站为伺服驱动器和变频器，即采用1：n的网络链接方式。通信系统构成如图1所示。采用RS-485总线构成控制网络，以主从式结构，主站(PLC)对各从站(伺服驱动器、变频器等)进行运行控制，即PLC通过RS-485总线与伺服驱动器、变频器通信，完成对它们控制命令字写入和实时运行状态字读取功能。

        如图1所示，PLC采用三菱Q系列PLC：Q02HCPU模块、Q61P电源、QJ71C24N串行通信模块及Q38B基板。伺服驱动器采用三菱网络控制型交流伺服驱动器MR-J3。C24N为Q系列PLC的专用串行通信模块，支持RS-232C、RS-422、RS-485三种串行通信接口传输标准，支持全双工和半双工通信，通信速率设定范围为50～230 400 bit/s，在使用RS-422/485接口进行通信时，最长通信距离为1 200 m。RS-485接口定义为2线制半双工一对多通信，但也可以根据外部设备的需要接成4线制。伺服驱动器的通信接口为CN3。C24N与CN3的硬件连接如图2所示，最大连接距离应在30 In以内。

图1通信系统构成框图

        通信前C24N模块、伺服驱动器通信接口需分别进行通信参数的设置。

        MR-3通信接口规范：RS-485；通信协议与方式：ASCII字符传输协议，异步/半双工通信；最大链接数量：32；数据帧格式与长度：11位；起始位1/数据位8/奇偶校验位1/停止位1；通信速率：9 600—1 152 006bit/s。

        MR-J3通信接口其他通信参数设置如下：
        PC20：从站地址，设为0～n。
        PC21.3：通信延时，设为0，无延时。
        PC21.1：通信速率，设为438 400 bit／s。

图2 C24N与CN3的硬件连接

        2 PLC与伺服驱动器间的通信过程

        在数据通信或网络控制时，驱动器只能以从站的形式接入系统，因此，驱动器只能接收主站的控制命令，并根据命令要求进行相关操作。驱动器与PLC的通信过程如下：

        a．PLC执行通信程序，向MR-J3发送控制命令；
        b．MR—J3根据控制命令要求，进行数据读出或写入的操作(通信处理)，完成后向PLC返回执行结果数据(如返回读出的参数值或命令执行时的错误信息等)；
        c．PLC执行通信程序，从MR—J3接收执行结果数据，并根据执行结果数据，进行相关处理(数据处理)。

        PLC在通过其串行通信模块C24N与MR—J3系列伺服驱动器进行通信时应采用MR—J3的专用协议。该协议下所定义的控制命令格式与执行结果数据格式如图3、图4所示。

图3 MR—J3通信协议下的控制命令格式
 
图4 MR—J3通信协议下的执行结果数据格式

        PLC执行通信程序，发送格式A或格式B形式的控制命令，同样PLC执行通信程序接收格式C或格式D形式的执行结果数据，来实现与驱动器的通信。其中SOH为控制命令代号；从站地址为对应驱动器的编号；STX为数据开始标志；指令代码规定了驱动器要进行的操作；数据号用于指定参数号、运行参数等；指令数据为1～16帧，用于数据写入与运行控制命令，以发送参数值等；ETX为数据结束标志；读出数据为驱动器内部工作状态数据或参数值；出错代码为命令执行时的错误信息。

        鉴于PLC通信程序的编写与调试非常繁杂，三菱电机提供了可视化编程的软件包CX Cconfiguratorsc，该软件用于配置C24系列模块的各种参数和进行编程。所以进行参数设置及通信程序编制都是通过该软件编写的。在编写PLC通信程序前，需先制作发送功能块与接收功能块。利用CX Configurator—SC软件包中的FB Support功能来完成PLC各种功能块的制作。用于通信的发送功能块与接收功能块的制作有三步：

        a．制作控制命令格式与执行结果数据格式按照MR—J3通信协议所规定的格式A、格式B制作发送数据帧格式；按照MR—J3通信协议所规定的格式C、格式D制作接收数据帧格式；

        b．制作控制命令内容与执行结果数据内容按照格式A或格式B填入相应的发送内容(数据或形参)，按照格式C或格式D填入相应的接收内容(数据或形参)；

        c．制作发送与接收功能块

        制作的该功能块用于完成数据发送与接收。在机床的进给驱动中，发送数据主要用于实现电机速度命令给定，接收数据主要用于电机实际运行状态的读取。

         最后分别对各功能块进行编译，就可以用其编制PLC通信程序了。

        3 结束语

        本系统中，PLC通过RS-485总线与多个伺服驱动器、变频器等进行通信，向它们写入控制命令字，读取它们的运行数据。这样能方便地完成对各伺服驱动器、变频器等的运行控制。若配以触摸屏则可以随时控制加工过程，了解工艺参数，对各种故障及时记录并报警。