PLC與變頻器的組合應(yīng)用
發(fā)布時間：2019-08-05 10:13:46來源：
PLC與變頻器的組合應(yīng)用
引言
可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運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)控制的各個領(lǐng)域。由于PLC可以用軟件來改變控制過程，并有體積小，組裝靈活，編程簡單，抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等特點，特別適用于惡劣環(huán)境下運行。
當(dāng)利用變頻器構(gòu)成自動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制時，很多情況下是采用PLC和變頻器相配合使用，例如我廠二催化的自動吹灰系統(tǒng)。PLC可提供控制信號和指令的通斷信號。一個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)行配合時所需注意的事項。
1.開關(guān)指令信號的輸入
變頻器的輸入信號中包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、微動等運行狀態(tài)進(jìn)行操作的開關(guān)型指令信號。變頻器通常利用繼電器接點或具有繼電器接點開關(guān)特性的元器件（如晶體管）與PLC）相連，得到運行狀態(tài)指令，如圖1所示。
在使用繼電器接點時，常常因為接觸不良而帶來誤動作；使用晶體管進(jìn)行連接時，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)計變頻器的輸入信號電路時還應(yīng)該注意，當(dāng)輸入信號電路連接不當(dāng)時有時也會造成變頻器的誤動作。例如，當(dāng)輸入信號電路采用繼電器等感性負(fù)載時，繼電器開閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來的噪音有可能引起變頻器的誤動作，應(yīng)盡量避免。圖2與圖3給出了正確與錯誤的接線例子。
當(dāng)輸入開關(guān)信號進(jìn)入變頻器時，有時會發(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)過二極管接到PLC。如圖4所示。
2.數(shù)值信號的輸入
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給定；模擬輸入則通過接線端子由外部給定，通常通過0～10V/5V的電壓信號或0/4～20ｍＡ的電流信號輸入。由于接口電路因輸入信號而異，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連接圖。
當(dāng)變頻器和PLC的電壓信號范圍不同時，如變頻器的輸入信號為0～10V，而PLC的輸出電壓信號范圍為0～5V時；或PLC的一側(cè)的輸出信號電壓范圍為0～10V而變頻器的輸入電壓信號范圍為0～5V時，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)行開閉時不超過PLC和變頻器相應(yīng)的容量。此外，在連線時還應(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。
通常變頻器也通過接線端子向外部輸出相應(yīng)的監(jiān)測模擬信號。電信號的范圍通常為0～10V/5V及0/4～20ｍＡ電流信號。無論哪種情況，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，由于CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理需要時間，存在一定的時間延遲，故在較精確的控制時應(yīng)予以考慮。
因為變頻器在運行中會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，為保證PLC不因為變頻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相連接時應(yīng)該注意以下幾點：
（1）對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，且在接地時使二者盡可能分開。
（2）當(dāng)電源條件不太好時，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，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）通過使用屏蔽線和雙絞線達(dá)到提高噪音干擾的水平。
結(jié)束語
PLC和變頻器連接應(yīng)用時，由于二者涉及到用弱電控制強(qiáng)電，因此，應(yīng)該注意連接時出現(xiàn)的干擾，避免由于干擾造成變頻器的誤動作，或者由于連接不當(dāng)導(dǎo)致PLC或變頻器的損壞。
可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運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)控制的各個領(lǐng)域。由于PLC可以用軟件來改變控制過程，并有體積小，組裝靈活，編程簡單，抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等特點，特別適用于惡劣環(huán)境下運行。
當(dāng)利用變頻器構(gòu)成自動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制時，很多情況下是采用PLC和變頻器相配合使用，例如我廠二催化的自動吹灰系統(tǒng)。PLC可提供控制信號和指令的通斷信號。一個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)行配合時所需注意的事項。
1.開關(guān)指令信號的輸入
變頻器的輸入信號中包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、微動等運行狀態(tài)進(jìn)行操作的開關(guān)型指令信號。變頻器通常利用繼電器接點或具有繼電器接點開關(guān)特性的元器件（如晶體管）與PLC）相連，得到運行狀態(tài)指令，如圖1所示。
在使用繼電器接點時，常常因為接觸不良而帶來誤動作；使用晶體管進(jìn)行連接時，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)計變頻器的輸入信號電路時還應(yīng)該注意，當(dāng)輸入信號電路連接不當(dāng)時有時也會造成變頻器的誤動作。例如，當(dāng)輸入信號電路采用繼電器等感性負(fù)載時，繼電器開閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來的噪音有可能引起變頻器的誤動作，應(yīng)盡量避免。圖2與圖3給出了正確與錯誤的接線例子。
當(dāng)輸入開關(guān)信號進(jìn)入變頻器時，有時會發(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)過二極管接到PLC。如圖4所示。
2.數(shù)值信號的輸入
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給定；模擬輸入則通過接線端子由外部給定，通常通過0～10V/5V的電壓信號或0/4～20ｍＡ的電流信號輸入。由于接口電路因輸入信號而異，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連接圖。
當(dāng)變頻器和PLC的電壓信號范圍不同時，如變頻器的輸入信號為0～10V，而PLC的輸出電壓信號范圍為0～5V時；或PLC的一側(cè)的輸出信號電壓范圍為0～10V而變頻器的輸入電壓信號范圍為0～5V時，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)行開閉時不超過PLC和變頻器相應(yīng)的容量。此外，在連線時還應(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。
通常變頻器也通過接線端子向外部輸出相應(yīng)的監(jiān)測模擬信號。電信號的范圍通常為0～10V/5V及0/4～20ｍＡ電流信號。無論哪種情況，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，由于CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理需要時間，存在一定的時間延遲，故在較精確的控制時應(yīng)予以考慮。
因為變頻器在運行中會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，為保證PLC不因為變頻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相連接時應(yīng)該注意以下幾點：
（1）對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，且在接地時使二者盡可能分開。
（2）當(dāng)電源條件不太好時，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，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）通過使用屏蔽線和雙絞線達(dá)到提高噪音干擾的水平。
結(jié)束語
PLC和變頻器連接應(yīng)用時，由于二者涉及到用弱電控制強(qiáng)電，因此，應(yīng)該注意連接時出現(xiàn)的干擾，避免由于干擾造成變頻器的誤動作，或者由于連接不當(dāng)導(dǎo)致PLC或變頻器的損壞。
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