【案例】三菱FX5U系列PLC和松下A5系列伺服实现无协议串口通信

一、系统概述：

柳钢某车间一期控制系统主控制器使用松下FPXH系列PLC、主驱动器使用松下A5系列伺服控制器，二期项目立项开工，控制系统主控制器使用三菱FX5U系列PLC，该三菱FX5U系列PLC本体集成1路以太网通信口、1路RS485串行通信口。现今要求二期控制系统主控制器三菱FX5U系列PLC通过通信方式定时读取一期主驱动器松下A5系列伺服绝对式数据（单圈数据和多圈数据），经查松下A5系列伺服通信协议为非Modbus协议，故而三菱FX5U只能通过RS2指令无协议编程实现和松下A5系列伺服串口通信。

二、通信参数约定：

1、三菱FX5U系列PLC通信参数：协议格式为无顺序通信、数据位设置为8位、校验方式设置为偶校验、停止位设置为1位、通信物理层为RS485、通信波特率为9600bps、数据处理模式为16位模式、帧头无添加、帧尾无添加、和校验不添加、无添加回车和换行符、超时时间设置为1000ms，详细设置如下图所示：



2、松下A5系列伺服通信参数：数据位设置为8位、校验方式设置为偶校验、停止位设置为1位、通信物理层为RS485、通信波特率为9600bps、轴编号设置为1。

三、松下A5系列伺服通信协议：

三菱FX5U系列PLC要读取松下A5系列伺服绝对式数据要经过4次通信发送和接收才能完成，其松下A5系列伺服通信协议流程图和数据格式如下两图所示：





其中通信命令详解如下：

（1）三菱FX5U发送：81 05

（2）松下A5返回：81 04

（3）三菱FX5U发送：00 01 D2 2D（2D为LRC校验码）

（4）松下A5返回：06 或 15

（5）松下A5返回：80 05

（6）三菱FX5U发送：80 04

（7）松下A5返回：0B 01 D2 03 11 00 00 D8 FF 01 00 00 00 00 36（36是LRC校验码）

（8）三菱FX5U返回：06 或 15

其中数据格式详解如下所示：

以0B 01 D2 03 11 00 00 D8 FF 01 00 00 00 00 36为例说明：

0B：起始符

01：axis轴编号

D2：2为mode命令执行模式、D为command控制命令

03：编码器ID低8位

11：编码器ID高8位

00：编码器状态低8位

00：编码器状态高8位

D8：单圈数据低8位

FF：单圈数据中8位

01：单圈数据高8位

00：多圈数据低8位

00：多圈数据高8位

00：固定为0

00：错误码，无错时为00

36：前14个字节的LRC校验码

四、三菱FX5U系列PLC通信编程详解：

  1、初始化程序命令段：上电初始化时置位M0、复位其他所有标志位和寄存器，M0置位后开始延时，延时时间到达时置位M1、复位M0，M1置位后开始执行和松下A5伺服串口通信程序段，程序梯形图如下图所示：



2、通信命令程序段1：RS2指令发送缓冲区首地址为D10、发送字节计数为2、接收缓冲区首地址为D20、接收字节计数为2，标志位M1置位后开始延时，延时时间到达后，给发送缓冲区依次填写数据81、05，将开始发送标志位SM8561手动置位，发送完成后进入到等待接收程序命令段。如果接收超时则进入到继续定时发送数据H0581程序段；如果接收完成，接收完成标志位SM8562自动置位，判断接收到的数据是否为81 04，如果接收到的数据为81 04则进入到下一个通信命令程序段；如果接收到的数据非81 04则继续定时发送数据81 05，梯形图程序如下图所示：



  3、通信命令程序段2：RS2指令发送缓冲区首地址为D40、发送字节计数为4、接收缓冲区首地址为D50、接收字节计数为1，标志位M4置位后开始延时，延时时间到达后依次给发送缓冲区填写数据00 01 D2 2D，将开始发送标志位SM8561手动置位，发送完成后进入到等待接收程序命令段。如果接收完成，接收完成标志位SM8562自动置位，判断接收到的数据是否为06，如果接收到的数据为06则进入到下一个通信命令程序段；如果接收到的数据非H06则进入继续定时发送数据81 05程序命令段，梯形图程序如下图所示：



4、通信命令程序段3：RS2指令发送缓冲区首地址为D70、发送字节计数为2、接收缓冲区首地址为D80、接收字节计数为2，标志位M7置位后则进入到等待接收程序命令段，如果接收超时则进入到继续定时发送数据81 05程序段；如果接收到的数据为80 05则开始给松下A5伺服发送80 04，发送完成进入到下一个程序命令段；如果接收到的数据非80 05则进入到继续定时发送数据81 05程序命令段，程序梯形图如下图所示：



5、松下A5伺服绝对式数据的处理与保存：D130、D131、D132等3个寄存器中保存的是松下A5伺服单圈数据和多圈数据的原始值，经过数据处理，D200和D201组成的32位寄存器中保存的是单圈数据、D202保存的是多圈数据，程序梯形图如下图所示：



五、松下A5系列伺服通信测试：

使用USB转RS485电缆连接电脑和松下A5系列伺服，串口调试助手通信测试命令如下所示：

串口调试助手发送：81 05、松下A5伺服返回81 04

串口调试助手发送：00 01 D2 2D、松下A5伺服返回06

松下A5伺服发送：80 05、串口调试助手返回80 04

松下A5伺服发送：0B 01 D2 03 11 00 00 D8 FF 01 00 00 00 00 36、串口调试助手返回06

以上说明，松下A5伺服通信测试无误。



六、三菱FX5U系列PLC通信测试：

使用USB转RS485电缆连接电脑和三菱FX5U系列PLC，串口调试助手通信测试命令如下所示：

三菱FX5U发送：81 05、串口调试助手返回81 04

三菱FX5U：00 01 D2 2D、串口调试助手返回06

串口调试助手发送：80 05、三菱FX5U返回80 04

串口调试助手发送：0B 01 D2 03 11 00 00 D8 FF 01 00 00 00 00 36、三菱FX5U返回06

以上说明，三菱FX5U通信测试无误。



七、系统联调：

将三菱FX5U系列PLC和松下A5系列伺服连接起来，通信测试后，发现PLC可以定时读取到伺服绝对式数据，并可将读取到的绝对式数据保存至指定的寄存器中，通信已然成功。

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