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程序中如何实现对变频器的故障诊断和报警?
发布时间:2026-02-03        浏览次数:0        返回列表

PLC 与变频器 485 通讯的程序中,实现对变频器故障的实时诊断、报警提示、故障复位,核心是通过 Modbus RTU 读取变频器的故障码寄存器,解析故障类型后触发 PLC 的报警输出(如指示灯、蜂鸣器),并支持手动 / 自动复位故障,这是工业现场变频器控制的必备功能。

以下我基于上一轮的三菱 FX3U+FR-D700 变频器程序,补充完整的故障诊断与报警梯形图逻辑,包含「故障码读取、故障解析、报警输出、故障复位」四大核心模块,同时适配其他品牌变频器的通用思路。

一、核心原理(通用所有 Modbus 变频器)

  1. 故障码读取:变频器会将当前故障 / 报警代码存储在固定的 Modbus 寄存器中(如三菱 D700 的故障码寄存器地址为 40009),PLC 通过 485 通讯周期性读取该寄存器;

  2. 故障解析:将读取到的故障码与变频器手册中的故障定义匹配(如 E.OC 是过流、E.OV 是过压);

  3. 报警输出:PLC 检测到非 0 故障码时,触发硬件报警(蜂鸣器、指示灯)+ 软件报警(寄存器记录、触摸屏提示);

  4. 故障复位:PLC 通过 Modbus 写入复位指令到变频器指定寄存器,或触发硬件复位端子,清除故障。

二、先明确关键参数(以三菱 FR-D700 为例)

功能Modbus 寄存器地址说明
故障码读取400090 = 无故障,非 0 = 对应故障码(如 1=E.OC1)
故障复位指令写入40010写入 1 = 触发故障复位,写入 0 = 取消
变频器运行状态读取40002辅助判断:故障时状态应为停机

FR-D700 常见故障码对照表(需存入 PLC 寄存器,用于解析):

故障码(D600)故障类型含义
1E.OC1加速时过流
2E.OC2恒速时过流
3E.OC3减速时过流
5E.OV1加速时过压
6E.OV2恒速时过压
7E.OV3减速时过压
9E.TH变频器过热
10E.IPF输入缺相

三、完整故障诊断 + 报警梯形图程序(三菱 FX3U)

基于上一轮的程序,新增以下模块,所有指令可直接在 GX Works2 中录入:

模块 1:故障码读取(周期性读取,1s 一次)

plaintext

LD     M8013               // 1s脉冲,避免频繁通讯
MOV    K0 D600             // 先清空故障码缓存
// Modbus读指令:读取变频器40009寄存器(故障码),存入D600
RS     D600 K1 Y3 D8120    // D600=接收缓冲区,K1=读取1个字,Y3=通讯触发位

模块 2:故障判断与报警触发(核心)

plaintext

// 故障检测:D600≠0表示有故障
LD     D600
<>     K0
OUT    M100                // M100=故障报警总继电器(ON=有故障)

// 硬件报警输出:Y10=红色故障指示灯,Y11=蜂鸣器
LD     M100
OUT    Y10                 // 故障灯常亮
ANI    X10                 // X10=报警消音按钮(常闭)
OUT    Y11                 // 蜂鸣器响(按下X10消音)

// 故障码存储:记录当前故障码,故障复位前不刷新
LD     M100
AND    M8000
MOV    D600 D601           // D601=当前故障码(锁存)

模块 3:故障类型解析(可选,精准定位故障)

plaintext

// 过流故障(E.OC1/E.OC2/E.OC3)
LD     D600
>=     K1
<=     K3
OUT    M101                // M101=过流故障

// 过压故障(E.OV1/E.OV2/E.OV3)
LD     D600
>=     K5
<=     K7
OUT    M102                // M102=过压故障

// 过热故障(E.TH)
LD     D600
=      K9
OUT    M103                // M103=过热故障

// 输入缺相(E.IPF)
LD     D600
=      K10
OUT    M104                // M104=缺相故障

模块 4:故障复位(手动 + 自动)

plaintext

// 手动复位:X11=故障复位按钮(常开)
LD     X11
AND    M100                // 只有故障时才能复位
OUT    M110                // 复位触发继电器
SET    Y4                  // Y4=通讯触发位

// Modbus写指令:向40010寄存器写入1,触发变频器复位
LD     M110
MOV    K1 D610             // D610=复位指令(1=复位)
RS     D610 K1 Y4 D8120    // 发送复位指令

// 复位后清空故障状态
LD     M110
RST    M100                // 清除故障总报警
RST    M101                // 清除过流故障
RST    M102                // 清除过压故障
RST    M103                // 清除过热故障
RST    M104                // 清除缺相故障
MOV    K0 D601             // 清空故障码存储
RST    Y10                 // 关闭故障灯
RST    Y11                 // 关闭蜂鸣器
RST    M110                // 复位触发继电器清零

模块 5:故障报警联动(停机保护)

plaintext

// 故障时强制停止变频器输出
LD     M100
RST    M0                  // M0=变频器运行保持继电器(上一轮程序中的运行触发)
MOV    K0 D401             // 向变频器40003寄存器写入0,停止变频器
RS     D401 K1 Y2 D8120    // 发送停机指令

四、程序关键部分解释

  1. 故障码读取:用M8013(1s 脉冲)触发RS指令读取故障码,避免高频通讯占用 PLC 资源;

  2. 故障锁存:用D601存储故障码,即使故障消失(如瞬间过流后恢复),也能保留故障记录,方便排查;

  3. 报警输出Y10(故障灯)常亮,Y11(蜂鸣器)可通过X10消音,符合工业现场操作习惯;

  4. 故障复位:必须先通过 Modbus 写入复位指令,再清除 PLC 内部的报警状态,确保变频器故障真正清除;

  5. 停机联动:故障时自动停止变频器,避免故障扩大(如过流时继续运行烧毁电机)。

五、适配其他品牌变频器的通用思路

不同品牌变频器的故障码寄存器地址、复位指令地址不同,但逻辑完全一致,只需修改寄存器地址和故障码对照表:

变频器品牌故障码寄存器复位指令寄存器备注
西门子 MM4404001940020写入 16#0001 触发复位
台达 VFD-M4000540006写入 1 = 复位
汇川 MD3004000840009写入 255 = 复位
施耐德 ATV3124000740008写入 1 = 复位

示例(台达 VFD-M):只需将故障码读取地址改为 40005,复位指令写入 40006,故障码对照表替换为台达的定义(如 01 = 过流、02 = 过压)即可。

六、实操注意事项

  1. 通讯可靠性:故障码读取需加超时判断,若多次读取失败(如 485 通讯中断),PLC 需触发「通讯故障」报警(可通过D8129(通讯错误标志)实现);

    plaintext

  2. LD     M8013
    MOV    K0 D8129
    LD     D8129
    <>     K0
    OUT    M105                // M105=通讯故障
    OUT    Y12                 // Y12=通讯故障指示灯
  3. 故障记录:可增加故障时间记录(用D8015(年)、D8016(月)、D8017(日)、D8018(时)、D8019(分)),方便追溯:

    plaintext

  4. LD     M100
    AND    M8000
    MOV    D8015 D700         // 故障发生年份
    MOV    D8016 D701         // 月份
    MOV    D8017 D702         // 日期
    MOV    D8018 D703         // 小时
    MOV    D8019 D704         // 分钟
  5. 复位条件:部分故障(如过热、缺相)需先排除硬件问题再复位,可在程序中增加「复位权限」(如 X12 = 复位允许开关),避免误复位。

总结

  1. 变频器故障诊断核心是读取故障码寄存器→判断非 0→触发报警→写入复位指令,所有步骤均通过梯形图实现;

  2. 关键指令:RS(读写 Modbus 寄存器)、MOV(数据存储)、=/>=/<=(故障码判断)、OUT/RST(报警 / 复位);

  3. 需注意通讯可靠性(加通讯故障报警)、故障记录(方便追溯)、复位条件(避免故障扩大)三大要点。

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