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（如操作面板設置頻率，操作接線端子連接的按鈕進行啟/停控制）。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以開關量方式控制變頻器的硬件連接

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

 

PLC以開關量方式控制變頻器的硬件連接如下圖所示。當PLC內部程序運行使Y001端子內部硬觸點閉合時，相當于變頻器的STF端子外部開關閉合，STF端子輸入為ON，變頻器啟動電動機正轉，調節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速。如果變頻器內部出現異常時，A、C端子之間的內部觸點閉合，相當于PLC的X001端子外部開關閉合，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控制變頻器來調節電動機的轉速。模擬量是一種連續變化的量，利用模擬量控制功能可以使電動機的轉速連續變化（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端子外部開關閉合時，該端子輸入為ON，變頻器啟動電動機正轉，PLC內部程序運行時產生的數字量數據通過連接電纜送到模擬量輸出模塊（DA模塊），由其轉換成0～5V或0～10V范圍內的電壓（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速，如果DA模塊輸出到變頻器2、5端子的電壓發生變化，變頻器輸出電源頻率也會變化，電動機轉速就會變化。

 

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

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、反轉和停止等控制；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（內含5根芯線），直接將各種控制和調頻命令送給變頻器，變頻器根據PLC通過RS485通信電纜送來的指令就能執行相應的功能控制。

 

RS485通信是目前工業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備連接起來進行通信，還可以將多臺設備（多可并聯32臺設備）連接起來構成分布式系統，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通信設備，另一個端子接下一臺RS485通信設備，若無下一臺設備，應將終端電阻開關撥至“100Ω”側。

 

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，一臺設備的發送端子（+\-）應分別與另一臺設備的接收端子（+\-）連接，接收端子（+\-）應分別與另一臺設備的發送端子（+\-）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，它可以實現一臺PLC控制多臺變頻器的運行。

 

PLC控制變頻器驅動電動機正反轉的電路、程序及參數設置

1.PLC與變頻器的硬件連接線路圖

PLC以開關量方式控制變頻器驅動電動機正反轉的線路圖如下圖所示。

 

2.變頻器的參數設置

在使用PLC控制變頻器時，需要對變頻器進行有關參數設置，具體見下表。

 

3.編寫PLC控制程序

變頻器有關參數設置好后，還要用編程軟件編寫相應的PLC控制程序并下載給PLC。PLC控制變頻器驅動電動機正反轉的PLC程序如下圖所示。

 

PLC控制變頻器驅動電動機多檔轉速運行的電路、程序及參數設置

變頻器可以連續調速，也可以分檔調速，FR-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7檔轉速控制。如果將PLC的輸出端子與變頻器這些端子連接，就可以用PLC控制變頻器來驅動電動機多檔轉速運行。

 

1.PLC與變頻器的硬件連接線路圖

PLC以開關量方式控制變頻器驅動電動機多檔轉速運行的線路圖如下圖所示。

 

2.變頻器的參數設置

在用PLC對變頻器進行多檔轉速控制時，需要對變頻器進行有關參數設置，參數可分為基本運行參數和多檔轉速參數，具體見下表。

 

3.編寫PLC控制程序

PLC以開關量方式控制變頻器驅動電動機多檔轉速運行的PLC程序