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技術(shù)文章

PLC與變頻器的連接使用

PLC與變頻器的連接使用本文主要介紹可編程控制器PLC在與變頻器連接使用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題，以免導(dǎo)致可編程控制器或變頻器的誤動(dòng)作或損壞，給自身和生產(chǎn)造成不必要的影響。

引言
可編程控制器（PLC）是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的數(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，可以用軟件來(lái)改變控制過(guò)程，同時(shí)又具有體積小、功能強(qiáng)、速度快、可靠性高，以及很大的靈活性和可擴(kuò)展性，現(xiàn)以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、電子、紡織、印刷等工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。
在現(xiàn)在生產(chǎn)條件下，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)，很多情況下是需要采用PLC和變頻器相配合使用，例如軸承清洗、包裝紙印刷、PCB板制作等。PLC可通過(guò)輸出點(diǎn)或由通訊提供各種控制信號(hào)和指令的通斷信號(hào)。一個(gè)PLC系統(tǒng)主要由三部分組成，即中央處理單元、輸入輸出模塊和編程部分。本文介紹我公司生產(chǎn)的臺(tái)安系列變頻器和TP03系列PLC進(jìn)行配合時(shí)所需注意的事項(xiàng)。

1.    開(kāi)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)、段速、點(diǎn)動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制的開(kāi)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(kāi)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（A）、（B）所示。

圖1 A 繼電器型PLC輸出與變頻器連接的運(yùn)行方式

圖1 B 晶體管型PLC輸出與變頻器連接的運(yùn)行方式
在使用繼電器接點(diǎn)時(shí)，常常因?yàn)榻佑|**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，以保證系統(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)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(kāi)閉產(chǎn)生的浪涌電流有可能引起變頻器內(nèi)部元器件的損壞或失效進(jìn)而導(dǎo)致變頻器誤動(dòng)作，因此應(yīng)盡量避免這種情況的發(fā)生。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)連接方式


         圖3 變頻器輸入信號(hào)的錯(cuò)誤接法
    當(dāng)輸入開(kāi)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)的防干擾接法

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，可分為模擬輸入和模擬輸出兩種。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。
    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，需要用并、串聯(lián)的方式接入電阻，以次來(lái)限制電流或分去部分電壓，以保證進(jìn)行開(kāi)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)注意將控制電路和主電路分開(kāi)，控制電路*好采用屏蔽線，保證主電路一側(cè)的噪音不傳到控制電路。
本公司的變頻器也通過(guò)接線端子向外部輸出相應(yīng)的監(jiān)測(cè)模擬信號(hào)，如輸出電壓、轉(zhuǎn)速等。信號(hào)的范圍為0～10V的直流電壓信號(hào)。根據(jù)用戶的需要可以連接電壓表或轉(zhuǎn)速表，來(lái)顯示變頻器在運(yùn)行時(shí)輸出的電壓或轉(zhuǎn)速，但無(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，在使用PLC進(jìn)行順序控制時(shí)，由于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理需要時(shí)間，以及程序編寫(xiě)時(shí)排列的順序不同和指令的使用不同等都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)存在一定的時(shí)間延遲，故在較**的控制時(shí)應(yīng)予以考慮以上因素。
  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(kāi)關(guān)器件等產(chǎn)生的噪音而出現(xiàn)故障，故將變頻器與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(kāi)。
（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、電抗器和能降低噪音用的器件等，另外，若有必要，在變頻器輸入一側(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(kāi)。
（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。

    3.結(jié)束語(yǔ)
    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。

狀　態(tài)：離線

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