分析PLC控制變頻器的三種基本方式

在不外接控制器（如PLC）的情況下，直接操作變頻器有三種方式：①操作面板上的按鍵；②操作接線端子連接的部件（如按鈕和電位器）；③復合操作（如操作面板設(shè)置頻率，操作接線端子連接的按鈕進行啟/?？刂疲?。為了操作方便和充分利用變頻器，也可以采用PLC來控制變頻器。

PLC控制變頻器有三種基本方式：①以開關(guān)量方式控制；②以模擬量方式控制；③以RS485通信方式控制。

 

PLC以開關(guān)量方式控制變頻器的硬件連接

變頻器有很多開關(guān)量端子，如正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和多檔轉(zhuǎn)速控制端子等，不使用PLC時，只要給這些端子接上開關(guān)就能對變頻器進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和多檔轉(zhuǎn)速控制。當使用PLC控制變頻器時，若PLC是以開關(guān)量方式對變頻進行控制，需要將PLC的開關(guān)量輸出端子與變頻器的開關(guān)量輸入端子連接起來，為了檢測變頻器某些狀態(tài)，同時可以將變頻器的開關(guān)量輸出端子與PLC的開關(guān)量輸入端子連接起來。

 

PLC以開關(guān)量方式控制變頻器的硬件連接如下圖所示。當PLC內(nèi)部程序運行使Y001端子內(nèi)部硬觸點閉合時，相當于變頻器的STF端子外部開關(guān)閉合，STF端子輸入為ON，變頻器啟動電動機正轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)10、2、5端子所接電位器可以改變端子2的輸入電壓，從而改變變頻器輸出電源的頻率，進而改變電動機的轉(zhuǎn)速。如果變頻器內(nèi)部出現(xiàn)異常時，A、C端子之間的內(nèi)部觸點閉合，相當于PLC的X001端子外部開關(guān)閉合，X001端子輸入為ON。

 

PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接

變頻器有一些電壓和電流模擬量輸入端子，改變這些端子的電壓或電流輸入值可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，如果將這些端子與PLC的模擬量輸出端子連接，就可以利用PLC控制變頻器來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。模擬量是一種連續(xù)變化的量，利用模擬量控制功能可以使電動機的轉(zhuǎn)速連續(xù)變化（無級變速）。

 

PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接如下圖所示，由于三菱FX2N-32MR型PLC無模擬量輸出功能，需要給它連接模擬量輸出模塊（如FX2N-4DA），再將模擬量輸出模塊的輸出端子與變頻器的模擬量輸入端子連接。當變頻器的STF端子外部開關(guān)閉合時，該端子輸入為ON，變頻器啟動電動機正轉(zhuǎn)，PLC內(nèi)部程序運行時產(chǎn)生的數(shù)字量數(shù)據(jù)通過連接電纜送到模擬量輸出模塊（DA模塊），由其轉(zhuǎn)換成0～5V或0～10V范圍內(nèi)的電壓（模擬量）送到變頻器2、5端子，控制變頻器輸出電源的頻率，進而控制電動機的轉(zhuǎn)速，如果DA模塊輸出到變頻器2、5端子的電壓發(fā)生變化，變頻器輸出電源頻率也會變化，電動機轉(zhuǎn)速就會變化。

 

PLC在以模擬量方式控制變頻器的模擬量輸入端子時，也可同時用開關(guān)量方式控制變頻器的開關(guān)量輸入端子。

PLC以RS485通信方式控制變頻器的硬件連接

PLC以開關(guān)量方式控制變頻器時，需要占用較多的輸出端子去連接變頻器相應功能的輸入端子，才能對變頻器進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等控制；PLC以模擬量方式控制變頻器時，需要使用DA模塊才能對變頻器進行頻率調(diào)速控制。如果PLC以RS485通信方式控制變頻器，只需一根RS485通信電纜（內(nèi)含5根芯線），直接將各種控制和調(diào)頻命令送給變頻器，變頻器根據(jù)PLC通過RS485通信電纜送來的指令就能執(zhí)行相應的功能控制。

 

RS485通信是目前工業(yè)控制廣泛采用的一種通信方式，具有較強的抗干擾能力，其通信距離可達幾十米至上千米。采用RS485通信不但可以將兩臺設(shè)備連接起來進行通信，還可以將多臺設(shè)備（多可并聯(lián)32臺設(shè)備）連接起來構(gòu)成分布式系統(tǒng)，進行相互通信。

 

1.變頻器的RS485通信口

三菱FR500系列變頻器有一個用于連接操作面板的PU口，該接口可用作RS485通信口，在使用RS485方式與其他設(shè)備通信時，需要將操作面板插頭（RJ45插頭）從PU口拔出，再將RS485通信電纜的一端插入PU口，通信電纜另一端連接PLC或其他設(shè)備。三菱FR500系列變頻器PU口外形及各引腳功能說明如下圖所示。

三菱FR500系列變頻器只有一個RS485通信口（PU口），面板操作和RS485通信不能同時進行，而三菱FR700系列變頻器除了有一個PU接口外，還單獨配備了一個RS485通信口（接線排），專用于進行RS485通信。三菱FR700系列變頻器RS485通信口外形及各腳功能說明如下圖所示，通信口的每個功能端子都有2個，一個接上一臺RS485通信設(shè)備，另一個端子接下一臺RS485通信設(shè)備，若無下一臺設(shè)備，應將終端電阻開關(guān)撥至“100Ω”側(cè)。

 

2.PLC的RS485通信口

三菱FX PLC一般不帶RS485通信口，如果要與變頻器進行RS485通信，須給PLC安裝FX2N-485BD通信板。485BD通信板的外形和端子如下圖(a)所示，通信板的安裝方法如下圖（b）所示。

(a)外形

(b)安裝方法

 

3.變頻器與PLC的RS485通信連接

(1)單臺變頻器與PLC的RS485通信連接

單臺變頻器與PLC的RS485通信連接如下圖所示，兩者在連接時，一臺設(shè)備的發(fā)送端子（+\-）應分別與另一臺設(shè)備的接收端子（+\-）連接，接收端子（+\-）應分別與另一臺設(shè)備的發(fā)送端子（+\-）連接。

(2)多臺變頻器與PLC的RS485通信連接

多臺變頻器與PLC的RS485通信連接如下圖所示，它可以實現(xiàn)一臺PLC控制多臺變頻器的運行。

 

PLC控制變頻器驅(qū)動電動機正反轉(zhuǎn)的電路、程序及參數(shù)設(shè)置

1.PLC與變頻器的硬件連接線路圖

PLC以開關(guān)量方式控制變頻器驅(qū)動電動機正反轉(zhuǎn)的線路圖如下圖所示。

 

2.變頻器的參數(shù)設(shè)置

在使用PLC控制變頻器時，需要對變頻器進行有關(guān)參數(shù)設(shè)置，具體見下表。

 

3.編寫PLC控制程序

變頻器有關(guān)參數(shù)設(shè)置好后，還要用編程軟件編寫相應的PLC控制程序并下載給PLC。PLC控制變頻器驅(qū)動電動機正反轉(zhuǎn)的PLC程序如下圖所示。

 

PLC控制變頻器驅(qū)動電動機多檔轉(zhuǎn)速運行的電路、程序及參數(shù)設(shè)置

變頻器可以連續(xù)調(diào)速，也可以分檔調(diào)速，F(xiàn)R-500系列變頻器有RH（高速）、RM（中速）和RL（低速）三個控制端子，通過這三個端子的組合輸入，可以實現(xiàn)7檔轉(zhuǎn)速控制。如果將PLC的輸出端子與變頻器這些端子連接，就可以用PLC控制變頻器來驅(qū)動電動機多檔轉(zhuǎn)速運行。

 

1.PLC與變頻器的硬件連接線路圖

PLC以開關(guān)量方式控制變頻器驅(qū)動電動機多檔轉(zhuǎn)速運行的線路圖如下圖所示。

 

2.變頻器的參數(shù)設(shè)置

在用PLC對變頻器進行多檔轉(zhuǎn)速控制時，需要對變頻器進行有關(guān)參數(shù)設(shè)置，參數(shù)可分為基本運行參數(shù)和多檔轉(zhuǎn)速參數(shù)，具體見下表。

 

3.編寫PLC控制程序

PLC以開關(guān)量方式控制變頻器驅(qū)動電動機多檔轉(zhuǎn)速運行的PLC程序