PLC與變頻器的組合應用

可編程控制器（PLC）是一種數字運算與操作的控制裝置。PLC作為傳統繼電器的替代產品，廣泛應用于工業控制的各個領域。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，抗干擾能力強及可靠性高等特點，特別適用于惡劣環境下運行。

當利用變頻器構成自動控制系統進行控制時，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。PLC可提供控制信號和指令的通斷信號。一個PLC系統由三部分組成，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進行配合時所需注意的事項。

1.開關指令信號的輸入

變頻器的輸入信號中包括對運行/停止、正轉/反轉、微動等運行狀態進行操作的開關型指令信號。變頻器通常利用繼電器接點或具有繼電器接點開關特性的元器件（如晶體管）與PLC）相連，得到運行狀態指令，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，保證系統的可靠性。

圖1 運行信號的連接方式

在設計變頻器的輸入信號電路時還應該注意，當輸入信號電路連接不當時有時也會造成變頻器的誤動作。例如，當輸入信號電路采用繼電器等感性負載時，繼電器開閉產生的浪涌電流帶來的噪音有可能引起變頻器的誤動作，應盡量避免。圖2與圖3給出了正確與錯誤的接線例子。

圖2 變頻器輸入信號接入方式

圖3 輸入信號的錯誤接法

當輸入開關信號進入變頻器時，有時會發生外部電源和變頻器控制電源（DC24V）之間的串擾。正確的連接是利用PLC電源，將外部晶體管的集電極經過二極管接到PLC。如圖4所示。

圖4 輸入信號防干擾的接法

2.數值信號的輸入

變頻器中也存在一些數值型（如頻率、電壓等）指令信號的輸入，可分為數字輸入和模擬輸入兩種。數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，需用串聯的方式接入限流電阻及分壓方式，以保證進行開閉時不超過PLC和變頻器相應的容量。此外，在連線時還應注意將布線分開，保證主電路一側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的監測模擬信號。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，都應注意：PLC一側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，以保證系統的可靠性和減少誤差。另外，由于這些監測系統的組成互不相同，有不清楚的地方應向廠家咨詢。

另外，在使用PLC進行順序控制時，由于CPU進行數據處理需要時間，存在一定的時間延遲，故在較精確的控制時應予以考慮。

因為變頻器在運行中會產生較強的電磁干擾，為保證PLC不因為變頻器主電路斷路器及開關器件等產生的噪音而出現故障，將變頻器與PLC相連接時應該注意以下幾點：

（1）對PLC本身應按規定的接線標準和接地條件進行接地，而且應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）當電源條件不太好時，應在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，在變頻器一側也應采取相應的措施。
（3）當把變頻器和PLC安裝于同一操作柜中時，應盡可能使與變頻器有關的電線和與PLC有關的電線分開。
（4）通過使用屏蔽線和雙絞線達到提高噪音干擾的水平。

3結束語

PLC和變頻器連接應用時，由于二者涉及到用弱電控制強電，因此，應該注意連接時出現的干擾，避免由于干擾造成變頻器的誤動作，或者由于連接不當導致PLC或變頻器的損壞