淺析PLC在變頻器輸出頻率控制中的應用

劉冬

摘 要： 當前，隨著技術的發(fā)展和價格的降低，變頻調(diào)速在調(diào)速控制中被廣泛應用。變頻器在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。變頻器在控制系統(tǒng)中主要作為執(zhí)行機構使用，有的還具有閉環(huán)PID控制和時間順序控制的功能。PLC和變頻器都是以計算機技術為基礎的現(xiàn)代工業(yè)控制產(chǎn)品，將二者有機地結(jié)合起來，用PLC控制變頻器，在當代工業(yè)控制領域是很常見的，例如用PLC控制變頻電動機的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)速和加速、減速時間；實現(xiàn)電動機的工頻電源和變頻電源之間的切換；實現(xiàn)變頻器與多臺電動機之間的切換控制及通過通信實現(xiàn)PLC對變頻器的控制，將變頻器納入工廠自動化通信網(wǎng)絡等。本文從輸出頻率控制的角度，淺析PLC在變頻器控制中的應用。

關鍵詞： PLC 變頻器 輸出頻率控制

一、PLC控制變頻器輸出頻率的方法

1.用PLC的模擬量輸出模塊提供變頻器的頻率給定信號

PLC的模擬量輸出模塊輸出的直流電壓或直流電流信號送給變頻器的模擬量轉(zhuǎn)速給定輸入端，用模擬量輸出信號控制變頻器的輸出頻率。這種控制方式的硬件接線簡單，但是PLC的模擬量輸出模塊價格較高，模擬信號可能會受到干擾信號的影響。

2.用PLC的數(shù)字量輸出信號有級調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率

PLC的數(shù)字量輸出/輸入點一般可以與變頻器的數(shù)字量輸入/輸出點直接相連，這種控制方式的接線簡單，抗干擾能力強。用PLC的數(shù)字量輸出模塊可以控制變頻器的正/反轉(zhuǎn)，有級調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和加/減速時間。雖然只能有級調(diào)節(jié)，但是對于大多數(shù)系統(tǒng)，這就足夠了。

3.用串行通信提供頻率給定信號

PLC和變頻器之間的串行通信除了可以提供頻率給定信號外，還可以傳送大量的參數(shù)設置信息和狀態(tài)信息。S7-200和安川變頻器都帶有RS-485通信接口，使用USS協(xié)議實現(xiàn)S7-200與安川變頻器的通信。

4.用PLC的高速脈沖輸出信號作為頻率給定信號

某些變頻器有高速脈沖輸入功能，可以用PLC輸出的高速脈沖的頻率作為變頻器的頻率給定信號。

二、與頻率給定值有關的變頻器參數(shù)設置

變頻器通過參數(shù)設置，確定接收頻率指令的方法。以安川的F7系列為例，可以用參數(shù)b1-01設置5種頻率指令的輸入方法。

1.通過變頻器的數(shù)字式操作器。

2.通過模擬量輸入端子（見圖1）A1，用電位器輸入電壓形式的頻率給定值；通過端子A2可以輸入電壓或電流形式的頻率給定值。

3.通過Modbus通信。

4.通過可選用的卡。

5.通過脈沖輸入端子RP輸入脈沖，用參數(shù)H6-01設置脈沖信號是PID控制器的反饋值或設定值，用參數(shù)H6-02設置對應于100%變頻器輸出頻率的脈沖頻率值。

圖1 正反轉(zhuǎn)控制電路

三、變頻器對電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制

下面通過一個實際例子介紹PLC控制變頻器的方法。

PLC的輸入點I0.0和I0.1用來接收按鈕SB1和SB2的指令信號（見圖1），通過PLC的輸出點Q0.0和接觸器KM控制變頻器電源的接通和斷開。

按下“接通電源”按鈕SB1，I0.0變?yōu)?狀態(tài)，使Q0.0置位，接觸器KM的線圈得電，其主觸點閉合，接通變頻器的電源。

按下“斷開電源”按鈕SB2，I0.1變?yōu)?狀態(tài)，如果I0.2和I0.3均為0狀態(tài)（SA1在中間位置），變頻器未運行，則Q0.0被復位，使接觸器KM線圈斷電，其主觸點斷開，變頻器電源被切斷。變頻器出現(xiàn)故障時，I0.4的常開觸點接通，亦使Q0.0復位，使變頻器的電源斷電，同時用Q0.3顯示變頻器故障信號。

三位置旋鈕開關SA1通過I0.2和I0.3控制電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)運行或停止?！罢D(zhuǎn)運行/停止”開關接通時正轉(zhuǎn)，斷開時停機?！胺崔D(zhuǎn)運行/停止”開關接通時反轉(zhuǎn)，斷開時停機。變頻器的輸出頻率由接在模擬量輸入端的A1的電位器控制。

將SA1旋至“正轉(zhuǎn)運行”位置，I0.2變?yōu)?狀態(tài)，使Q0.5動作，變頻器的S1端子被接通，電動機正轉(zhuǎn)運行。

將SA1旋至“反轉(zhuǎn)運行”位置，I0.3變?yōu)?狀態(tài)，使Q0.6動作，變頻器的S2端子被接通，電動機反轉(zhuǎn)運行。

將SA1旋至中間位置，I0.2和I0.3均為0狀態(tài)，使Q0.5和Q0.6的線圈斷電，變頻器的S1和S2端子都處于斷開狀態(tài)，電動機停機。

當電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，I0.2和I0.3的常閉觸點斷開，使SB2對應的I0.1不起作用，以防止在電動機運行時切斷變頻器的電源（見圖2）。

圖2 正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖

四、電動機的多段轉(zhuǎn)速與升降速時間的控制

有些設備不需要連續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，只要切換若干段固定的轉(zhuǎn)速就行。幾乎所有的變頻器都有設置多段轉(zhuǎn)速的功能，只需要用變頻器的2點或3點數(shù)字量輸入信號，就可以切換4段或8段轉(zhuǎn)速，避免使用昂貴的PLC模擬量輸出模塊連續(xù)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。有的設備要求一個或兩個轉(zhuǎn)速段的轉(zhuǎn)速給定值可以由操作人員調(diào)整，這一功能可以用接在變頻器模擬量給定信號輸入端的電位器實現(xiàn)。其他段的轉(zhuǎn)速則用變頻器的參數(shù)進行設置，在運行時操作人員不能修改它們。

可以用類似的方法，用變頻器的一個或兩個輸入信號，切換2檔或4檔加/減速時間，加速時間和減速時間的值用參數(shù)設置。

上述應用將PLC與變頻器有機結(jié)合，能有效提高系統(tǒng)自動化程度及變頻調(diào)速性能。當然，在科學技術不斷發(fā)展的今天，只有積極探索，才能將更新的技術應用到工程實際中，滿足生產(chǎn)自動化的需要。

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