PLC控制变频器
在现代工业控制系统中，PLC和变频器的综合应用最为普遍。比较传统的应用一般是使用PLC的输出接点驱动中间继电器控制变频器的启动、停止或是多段速;更为精确一点的一般采用PLC加D/A扩展模块连续控制变频器的运行或是多台变频器之间的同步运行。但是对于大规模自动化生产线，一方面变频器的数目较多，另一方面电机分布的距离不一致。采用D/A扩展模块做同步运动控制容易受到模拟量信号的波动和因距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低。而使用RS-485通讯控制，仅通过一条通讯电缆连接，就可以完成变频器的启动、停止、频率设定;并且很容易实现多电机之间的同步运行。该系统成本低、信号传输距离远、抗干扰性强。
2 系统硬件组成和连接
2.1 系统硬件组成
（1) X2N-32MT-001为系统的核心组成;
（2) FX2N-485-BD为FX2N系统PLC的通讯适配器，主要用于PLC和变频器之间的数据的发送和接收;
（3) SC09电缆用于PLC和计算机之间的数据传送;
（4) 通讯电缆采用五芯电缆自行制作。
2.2 通讯电缆的制作方法和连接方式
3 PLC和变频器之间的RS-485通讯协议和数据定义
3.1 PLC和变频器之间的RS-485通讯协议
PLC和变频器之间进行通讯，通讯规格必须在变频器的初始化中设定，如果没有进行设定或有一个错误的设定，数据将不能进行通讯。且每次参数设定后，需复位变频器。确保参数的设定生效。设定好参数后将按
1) 从PLC到变频器的通讯请求数据
(2) 数据写入时从变频器到PLC的应答数据
3) 读出数据时从变频器到PLC的应答数据
(4) 读出数据时从PLC到变频器发送数据
3.2 通讯数据定义
(1) 控制代码
(2) 通讯数据类型
所有指令代码和数据均以ASCII码(十六进制)发送和接收。例如:(频率和参数)依照相应的指令代码确定数据的定义和设定范围。
4 软件设计
要实现PLC对变频器的通讯控制，必须对PLC进行编程;通过程序实现PLC对变频器的各种运行控制和数据的采集。PLC程序首先应完成FX2N-485BD通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换和变频器应答数据的处理工作
PLC通过RS-485通讯控制变频器运行程序实例:(以指令表形式说明)。
0 LD M8002
1 MOV H0C96 D8120
6 LD X001
7 RS D10 D26 D30 D49
16 LD M8000
17 OUT M8161
19 LD X001
20 MOV H5 D10
25 MOV H30 D11
30 MOV H31 D12
35 MOV H46 D13
40 MOV H41 D14
45 MOV H31 D15
50 MPS
51 ANI X003
52 MOV H30 D16
57 MPP
58 ANI X003
59 MOV H34 D17
LDP X002
66 CCD D11 D28 K7
73 ASCI D28 D18 K2
80 MOV K10 D26
85 MOV K0 D49
90 SET M8122
92 END
以上程序运行时PLC通过RS-485通讯程序正转启动变频器运行, 停止则由X3端子控制。控制指令如附表所示。
5 结束语
本文通过实例讨论了三菱PLC同其变频器的RS-485通讯功能的编程和应用，有助于读者进一步的研究和应用，应用该程序很容易连接上三菱的F900系列的触摸屏与其一起使用。将更一步扩充应用的灵活性。
可编程控制器（PLC）是一种以计算机技术为基础、专为工业环境而设计的数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，可以用软件来改变控制过程，同时又具有体积小、功能强、速度快、可靠性高，以及很大的灵活性和可扩展性，现以广泛应用于机械制造、冶金、化工、电子、纺织、印刷等工业控制的各个领域。
在现在生产条件下，当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是需要采用PLC和变频器相配合使用，例如轴承清洗、包装纸印刷、 PCB板制作等。PLC可通过输出点或由通讯提供各种控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统主要由三部分组成，即处理单元、输入输出模块和编程部分。本文介绍我公司生产的台安系列变频器和TP03系列PLC进行配合时所需注意的事项。
1、开关指令信号的输入
变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、段速、点动等运行状态进行控制的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC相连，得到运行状态指令，如图1（A）、（B）所示。
图1 A 继电器型PLC输出与变频器连接的运行方式
图1 B 晶体管型PLC输出与变频器连接的运行方式
在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，以保证系统的可靠性。
在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流有可能引起变频器内部元器件的损坏或失效进而导致变频器误动作，因此应尽量避免这种情况的发生。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。
图2 变频器输入信号连接方式
图3 变频器输入信号的错误接法
当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。
图4 输入信号的防干扰接法
2、数值信号的输入
变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为模拟输入和模拟输出两种。模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过 0～10V/5V的电压信号
或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。
当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的，需要用并、串联的方式接入电阻，以次来电流或分去部分电压，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将控制电路和主电路分开，控制电路最好采用屏蔽线，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。
本公司的变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，如输出电压、转速等。信号的范围为0～10V的直流电压信号。根据用户的需要可以连接电压表或转速表，来显示变频器在运行时输出的电压或转速，但无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可靠性和减少误差。
另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于进行数据处理需要时间，以及程序编写时排列的顺序不同和指令的使用不同等都会导致系统在运行时存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑以上因素。
因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，故将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点：
（1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。
（2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器、电抗器和能降低噪音用的器件等，另外，若有必要，在变频器输入一侧也应采取相应的措施。
（3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。
（4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。
3、结束语
PLC和变频器连接应用时，由于二者涉及到用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC或变频器的损坏。