การควบคุม VFD ด้วย PLC ผ่าน Modbus RS485

ปกติเวลาใช้อินเวอร์เตอร์กับมอเตอร์ เรามักปรับสปีดหรือสั่งหมุนไปหมุนกลับจากหน้าแป้นของ VFD หรือใช้ Digital Input / Analog Input ของ VFD คลิปนี้สอนอีกวิธีหนึ่ง คือให้ PLC สั่ง VFD ผ่าน Modbus RTU RS485 ด้วยสายเพียง 2 เส้น แล้วใช้ Data Register ใน PLC กำหนดทั้งความถี่และทิศทางการหมุนของมอเตอร์

ผลลัพธ์ที่คลิปโชว์ใน Monitor ของ SamSoar2022:

D0 = ค่าความถี่ เช่น D0 = 2,000 มอเตอร์หมุนที่ 10Hz, D0 = 5,000 ได้ 25Hz และ D0 = 10,000 ได้ 50Hz ซึ่งเป็นความถี่สูงสุดที่ตั้งไว้ใน VFD
D2 = คำสั่ง (1 = เดินหน้า, 2 = ถอยหลัง, 5 = หยุด)

อุปกรณ์ที่ใช้

VFD Inverter

รุ่น SK300-2S1.5GB
ไฟเข้า 1 Phase ออก 3 Phase
กำลังสูงสุด 1.5kW (2 แรงม้า)

PLC

รุ่น Samkoon FAs-32MT-AC-E (ใช้ PLC Samkoon รุ่นอื่นได้เช่นกัน เพราะสื่อสารผ่าน RS485 ได้อยู่แล้ว)
มีพอร์ต RS485 2 พอร์ต
ระหว่างทดสอบโปรแกรม ใช้สาย LAN Monitor ได้ ซึ่งคลิปแนะนำให้ใช้แทนสาย USB เพราะสาย USB อาจโดนสัญญาณรบกวนได้

การต่อสาย (Wiring)

ใช้สายไฟแค่ 2 เส้น จาก Terminal RS485 A / B ของ PLC ไปที่ Terminal ของ VFD:

RS+ ของ VFD (แถวบน) → A ของ PLC
RS- ของ VFD (แถวล่าง) → B ของ PLC

การตั้งค่า PLC

เปิด Project Setting → Communication → แท็บ COM 1(485) (COM1 คือ Terminal RS485 ที่ต่อสายไว้)
ตั้งค่าตามคลิป:

Baudrate: 9600 (ค่า Default)
Databits: 8
Stopbits: 1
Checkcode: NONE
Protocol: Modbus master
Station number: 0

สำคัญ: โดย Default PLC ถูกตั้งเป็น Modbus slave ต้องเปลี่ยนเป็น Modbus master เอง ส่วน Station number ใส่ 0 เพราะ Master ไม่ต้องมี ID

การตั้งค่า VFD

แหล่งคำสั่งและแหล่งความถี่

กดปุ่ม ESC ที่หน้า VFD แล้วเลือกพารามิเตอร์:

F00.01 (Command source selection) = 2 (Com) ไอคอนรูปคอมพิวเตอร์บนหน้าจอ VFD จะกะพริบ แปลว่าคำสั่งเดินหน้า ถอยหลัง หยุด จะมาจากการสื่อสารผ่านสาย 2 เส้นนี้
F00.02 (Frequency source selection) = 9 (Communication given) ให้ค่าความถี่มาจากการสื่อสารเช่นกัน ถ้าอยากให้ความถี่มาจากแหล่งอื่น เช่น AI1 ก็เลือกตามตารางในคู่มือ

ค่าสื่อสาร RS485 ของ VFD

ค่า Default ของ SK300 ใช้กับ PLC ได้เลย ถ้าใช้ PLC รุ่นอื่นหรือต่อกับอุปกรณ์อื่นที่ต้องใช้ค่าต่างออกไปก็เปลี่ยนเองได้:

F09.00 Baud rate        = 5 (9600bps)
F09.01 MODBUS data format = 3 (No verification 8-N-1)
F09.02 Local address    = 1 (Slave ID)
F09.07 Master or slave  = 0 (slave)

ถ้าใช้ PLC 1 ตัวคุมหลาย Inverter ต้องไปตั้ง F09.02 ของ Inverter ตัวที่ 2, 3, 4 ให้มี Slave ID ไม่ซ้ำกัน

ตำแหน่งข้อมูล Modbus ของ VFD

ดูได้จากคู่มือ Inverter:

4000H — Control command

01H = Forward rotation (เดินหน้า)
02H = Reverse (ถอยหลัง)
05H = Stop (หยุด)
คลิประบุเป็นเลขฐาน 10 ว่า 16384 (4x) Write-only

5000H — Communication setting value

ป้อนค่าได้ตั้งแต่ -10000 ถึง 10000 เพื่อเปลี่ยนความถี่
10000 = 100% ของความถี่สูงสุดที่ตั้งไว้ใน VFD ส่วนค่าติดลบคือหมุนสวนทาง
เลขฐาน 10 คือ 20480 (4x)

จำแค่ 4000H กับ 5000H ก็พอ PLC บางยี่ห้อต้องป้อน Modbus Address เป็นเลขฐาน 10 ส่วน SamSoar2022 ป้อนเป็นฐาน 10 หรือฐาน 16 ก็ได้

Address นับจาก 0 (แนวทางทั่วไป ไม่ได้พูดในคลิป) — 4000H และ 5000H ในคู่มือ SK300 คือ Address จริงในเฟรม Modbus ซึ่งนับจาก 0 เหมือนช่อง Slave Register ของ SamSoar2022 จึงใส่ H4000 / H5000 ได้ตรงๆ ไม่ต้องบวก 1 ถ้าโปรแกรม Master นับจาก 1 (Base 1) ให้บวก 1

การเขียนโปรแกรม

1. สร้าง Modbus Table

คลิกขวาที่ Modbus Table → Add Modbus Table จะได้ตารางเปล่า (ในคลิปตั้งชื่อตารางว่า vfd) แล้วกรอก 2 แถว:

ช่อง	แถว 1 (ความถี่)	แถว 2 (คำสั่ง)
Port (Slave ID ที่จะคุยด้วย)	K1	K1
Handle code	0x06 (Write single register)	0x06 (Write single register)
Slave register	H5000	H4000
Slave count	K1 (1 Word)	K1
Master register	D0	D2
TriggerMode	ModbusMode_Loop	ModbusMode_Loop
Comment	Frequency	Command

0x06 คือฟังก์ชันเขียนค่าลง Register ตัวเดียว (Write single register)
Master register คือ Data Register ใน PLC ที่เก็บค่าที่จะส่ง อยากใช้ตัวอื่น เช่น D5000 ก็ได้
Loop ทำให้ส่งค่าไปที่ VFD ซ้ำไปเรื่อยๆ เวลาเปลี่ยนค่าระหว่าง PLC ทำงาน VFD ก็ได้ค่าใหม่ทันที

2. เขียน Ladder

VFD Control — Modbus + Command

M0 สั่ง MBUS ใช้ตาราง vfd ผ่าน COM1, M1 = Forward, M2 = Reverse, M3 = Stop โดยเขียนค่าลง D2 ซึ่งตารางส่งไปที่ 4000H

N0Modbus

M0 ON → MBUS COM1 ใช้ตาราง vfd

N1Commands

M1 Forward → D2 = 1

M2 Reverse → D2 = 2

M3 Stop → D2 = 5

3. พารามิเตอร์ของคำสั่ง MBUS

COM: K1 — ใช้พอร์ต COM1 ของ PLC (Terminal RS485 ที่ต่อสายไว้)
TBL: vfd — ชื่อ Modbus Table ที่เพิ่งสร้าง ถ้าตั้งชื่อตารางอื่นก็ใส่ชื่อนั้น
WR: D100 — รหัส Error ถ้าการสื่อสารมีปัญหา จะได้รู้ว่าต้องไป Debug ตรงไหน เช่น ต่อสายไม่ดี หรือส่งข้อมูลไปผิดตำแหน่ง
WR_ID: D102 — Index บอกว่าตอนนี้ MBUS กำลังรันแถวไหนใน Modbus Table

ค่า 1, 2, 5 ที่ MOV ลง D2 มาจากตาราง 4000H ของ VFD (1 = Forward, 2 = Reverse, 5 = Stop)

การ Download และ Monitor

Download ครั้งแรก

PLC ที่เพิ่งแกะกล่องต้อง Download ผ่านสาย USB-C ก่อน

Monitor ผ่านสาย LAN

ไปที่ Project Setting → Communication → แท็บ Net ดู Local IP ของ PLC (Default 192.168.1.200) เปลี่ยนได้ตรงนี้
ตั้ง IP ของคอมพิวเตอร์ใน Control Panel ให้อยู่วง LAN เดียวกับ PLC
เปิด CMD แล้ว ping 192.168.1.200 ถ้ามี Reply แปลว่าคอมพิวเตอร์คุยกับ PLC ได้
ใน Communication Setting เปลี่ยนจาก USB เป็น Network ใส่ IP ของ PLC แล้วกดทดสอบ
ทดสอบผ่านแล้วกด Monitor หรือ Download โปรแกรมผ่าน LAN ได้เลย

จุดที่ต้องเช็คเมื่อสั่ง VFD ไม่ได้

สาย A ต่อ RS+ และ B ต่อ RS- ถูกขั้วหรือไม่
COM1 ของ PLC เป็น Modbus master แล้วหรือยัง (Default เป็น Slave)
F00.01 = 2 และ F00.02 = 9 แล้วหรือยัง
Baud rate / Data format ของ PLC กับ VFD ตรงกัน และ Slave ID ในตาราง (ช่อง Port) ตรงกับ F09.02
ดูรหัส Error ใน D100

สรุป

PLC สั่ง VFD ได้ทั้งความเร็วและทิศทางด้วยสาย RS485 เพียง 2 เส้น ตั้ง VFD ให้รับคำสั่งและความถี่จาก Communication (F00.01 = 2, F00.02 = 9) ตั้ง COM1 ของ PLC เป็น Modbus master แล้วใช้ Modbus Table เขียน D0 ไปที่ 5000H (ความถี่) และ D2 ไปที่ 4000H (คำสั่ง) โดยมี MBUS เป็นตัวรันตาราง

การควบคุม VFD ด้วย PLC ผ่าน Modbus RS485

ชุดอุปกรณ์สำหรับบทความนี้