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PLC與變頻器連接使用時需注意的問題
本文主要介紹可編程控制器PLC在與變頻器連接使用時應(yīng)注意的問題，以免導致可編程控制器或變頻器的誤動作或損壞，給自身和生產(chǎn)造成不必要的影響。
引言
可編程控制器（PLC）是一種以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的數(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，可以用軟件來改變控制過程，同時又具有體積小、功能強、速度快、可靠性高，以及很大的靈活性和可擴展性，現(xiàn)以廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、化工、電子、紡織、印刷等工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。
在現(xiàn)在生產(chǎn)條件下，當利用變頻器構(gòu)成自動控制系統(tǒng)進行控制時，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可通過輸出點或由通訊提供各種控制信號和指令的通斷信號。一個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)的臺安系列變頻器和TP03系列PLC進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)、段速、點動等運行狀態(tài)進行控制的開關(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（A）、（B）所示。
圖1 A 繼電器型PLC輸出與變頻器連接的運行方式
圖1 B 晶體管型PLC輸出與變頻器連接的運行方式
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，以保證系統(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，當輸入信號電路連接不當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(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而導致變頻器誤動作，因此應(yīng)盡量避免這種情況的發(fā)生。圖2與圖3給出了正確與錯誤的接線例子。
圖2 變頻器輸入信號連接方式
圖3 變頻器輸入信號的錯誤接法
當輸入開關(guān)信號進入變頻器時，有時會發(fā)生外部電源和變頻器控制電源（DC24V）之間的串擾。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。
圖4 輸入信號的防干擾接法
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，可分為模擬輸入和模擬輸出兩種。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。
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(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，需要用并、串聯(lián)的方式接入電阻，以次來限制電流或分去部分電壓，以保證進行開閉時不超過PLC和變頻器相應(yīng)的容量。此外，在連線時還應(yīng)注意將控制電路和主電路分開，控制電路最好采用屏蔽線，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接線端子向外部輸出相應(yīng)的監(jiān)測模擬信號，如輸出電壓、轉(zhuǎn)速等。信號的范圍為0～10V的直流電壓信號。根據(jù)用戶的需要可以連接電壓表或轉(zhuǎn)速表，來顯示變頻器在運行時輸出的電壓或轉(zhuǎn)速，但無論哪種情況，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，在使用PLC進行順序控制時，由于進行數(shù)據(jù)處理需要時間，以及程序編寫時排列的順序不同和指令的使用不同等都會導致系統(tǒng)在運行時存在一定的時間延遲，故在較精確的控制時應(yīng)予以考慮以上因素。
因為變頻器在運行中會產(chǎn)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(guān)器件等產(chǎn)生的噪音而出現(xiàn)故障，故將變頻器與PLC相連接時應(yīng)該注意以下幾點：
（1）對PLC本身應(yīng)按規(guī)定的接線標準和接地條件進行接地，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、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到提高噪音干擾的水平。
3.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，或者由于連接不當導致PLC或變頻器的損壞。
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