解析運(yùn)用PLC與變頻器的組合應(yīng)用構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)

當(dāng)利用變頻器構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，很多情況下是采用PLC和變頻器相配合使用。PLC可提供控制信號(hào)和指令的通斷信號(hào)，一個(gè)PLC系統(tǒng)由三部分組成，即中央處理單元、輸入輸出模塊和編程單元。本文介紹變頻器和PLC進(jìn)行配合時(shí)所需注意的事項(xiàng)。

可編程控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算與操作的控制裝置。PLC作為傳統(tǒng)繼電器的替代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。由于PLC可以用軟件來(lái)改變控制過(guò)程，并有體積小，組裝靈活，編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等特點(diǎn)，特別適用于惡劣環(huán)境下運(yùn)行。

1.開關(guān)指令信號(hào)的輸入

變頻器的輸入信號(hào)中包括對(duì)運(yùn)行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、微動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的開關(guān)型指令信號(hào)。變頻器通常利用繼電器接點(diǎn)或具有繼電器接點(diǎn)開關(guān)特性的元器件(如晶體管)與PLC)相連，得到運(yùn)行狀態(tài)指令，如圖1所示。

圖1.運(yùn)行信號(hào)的連接方式

在使用繼電器接點(diǎn)時(shí)，常常因?yàn)榻佑|不良而帶來(lái)誤動(dòng)作;使用晶體管進(jìn)行連接時(shí)，則需考慮晶體管本身的電壓、電流容量等因素，保證系統(tǒng)的可靠性。

在設(shè)計(jì)變頻器的輸入信號(hào)電路時(shí)還應(yīng)該注意，當(dāng)輸入信號(hào)電路連接不當(dāng)時(shí)有時(shí)也會(huì)造成變頻器的誤動(dòng)作。例如，當(dāng)輸入信號(hào)電路采用繼電器等感性負(fù)載時(shí)，繼電器開閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來(lái)的噪音有可能引起變頻器的誤動(dòng)作，應(yīng)盡量避免。圖2與圖3給出了正確與錯(cuò)誤的接線例子。

圖2.變頻器輸入信號(hào)接入方式

圖3.輸入信號(hào)的錯(cuò)誤接法

當(dāng)輸入開關(guān)信號(hào)進(jìn)入變頻器時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生外部電源和變頻器控制電源(DC24V)之間的串?dāng)_。正確的連接是利用PLC電源，將外部晶體管的集電極經(jīng)過(guò)二極管接到PLC。如圖4所示。

圖4.輸入信號(hào)防干擾的接法

2.數(shù)值信號(hào)的輸入

變頻器中也存在一些數(shù)值型(如頻率、電壓等)指令信號(hào)的輸入，可分為數(shù)字輸入和模擬輸入兩種。數(shù)字輸入多采用變頻器面板上的鍵盤操作和串行接口來(lái)給定;模擬輸入則通過(guò)接線端子由外部給定，通常通過(guò)0～10V/5V的電壓信號(hào)或0/4～20mA的電流信號(hào)輸入。由于接口電路因輸入信號(hào)而異，因此必須根據(jù)變頻器的輸入阻抗選擇PLC的輸出模塊。圖5為PLC與變頻器之間的信號(hào)連接圖。

當(dāng)變頻器和PLC的電壓信號(hào)范圍不同時(shí)，如變頻器的輸入信號(hào)為0～10V，而PLC的輸出電壓信號(hào)范圍為0～5V時(shí);或PLC的一側(cè)的輸出信號(hào)電壓范圍為0～10V而變頻器的輸入電壓信號(hào)范圍為0～5V時(shí)，由于變頻器和晶體管的允許電壓、電流等因素的限制，需用串聯(lián)的方式接入限流電阻及分壓方式，以保證進(jìn)行開閉時(shí)不超過(guò)PLC和變頻器相應(yīng)的容量。此外，在連線時(shí)還應(yīng)注意將布線分開，保證主電路一側(cè)的噪音不傳到控制電路。

通常變頻器也通過(guò)接線端子向外部輸出相應(yīng)的監(jiān)測(cè)模擬信號(hào)。電信號(hào)的范圍通常為0～10V/5V及0/4～20mA電流信號(hào)。無(wú)論哪種情況，都應(yīng)注意：PLC一側(cè)的輸入阻抗的大小要保證電路中電壓和電流不超過(guò)電路的允許值，以保證系統(tǒng)的可靠性和減少誤差。另外，由于這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成互不相同，有不清楚的地方應(yīng)向廠家咨詢。

另外，在使用PLC進(jìn)行順序控制時(shí)，由于CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理需要時(shí)間，存在一定的時(shí)間延遲，故在較精確的控制時(shí)應(yīng)予以考慮。

因?yàn)樽冾l器在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，為保證PLC不因?yàn)樽冾l器主電路斷路器及開關(guān)器件等產(chǎn)生的噪音而出現(xiàn)故障，將變頻

器與PLC相連接時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

(1)對(duì)PLC本身應(yīng)按規(guī)定的接線標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地，而且應(yīng)注意避免和變頻器使用共同的接地線，且在接地時(shí)使二者盡可能分開。

(2)當(dāng)電源條件不太好時(shí)，應(yīng)在PLC的電源模塊及輸入/輸出模塊的電源線上接入噪音濾波器和降低噪音用的變壓器等，另外，若有必要，在變頻器一側(cè)也應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

(3)當(dāng)把變頻器和PLC安裝于同一操作柜中時(shí)，應(yīng)盡可能使與變頻器有關(guān)的電線和與PLC有關(guān)的電線分開。

(4)通過(guò)使用屏蔽線和雙絞線達(dá)到提高噪音干擾的水平。

PLC和變頻器連接應(yīng)用時(shí)，由于二者涉及到用弱電控制強(qiáng)電，因此，應(yīng)該注意連接時(shí)出現(xiàn)的干擾，避免由于干擾造成變頻器的誤動(dòng)作，或者由于連接不當(dāng)導(dǎo)致PLC或變頻器的損壞。