目前,在工業(yè)控制中,越來越多地采用變頻器來實現(xiàn)交流電機(jī)的調(diào)速。二菱PLC與三菱變頻器性能穩(wěn)定、性價比高且調(diào)試易上手,二者的配合使用已在運動控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。變頻器調(diào)速控制一般采用通過變頻器的控制面板或端子進(jìn)行運行參數(shù)的設(shè)置。目前,變頻器運行頻率的沒定方案應(yīng)用較普遍的一是通過電位器來調(diào)節(jié),二是通過控制PLC設(shè)定運行參數(shù),然后通過D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬信號(DC 0~10 V或4~20 mA)控制變頻器輸出頻率。
1 三菱PLC控制變頻器的控制方法
1.1 利用PLC的開關(guān)量信號控制變頻器
PLC(MR型或MT型)的輸出點、COM點直接與變頻器的STF(正轉(zhuǎn)啟動)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、輸入端SG等端口分別相連。PLC可以通過程序控制變頻器的啟動、停止、復(fù)位;也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合實現(xiàn)多段速度運行。缺點:因為它是采用開關(guān)量來實施控制的,其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線,也無法實現(xiàn)精細(xì)的速度調(diào)節(jié)。
1.2 利用PLC及模塊輸出模擬量信號控制變頻器
三菱Fx1N型、FX2N型PLC主機(jī),配置l路簡易型的FX1N-1DA-BD擴(kuò)展模擬量輸出板;或模擬量輸入輸出混合模塊FX0N-3A;或兩路輸出的Fx2N-2DA;或四路輸出的FX2N-4DA模塊等控制變頻器轉(zhuǎn)速控制。此控制方法,PLC程序編制簡單方便,調(diào)速曲線平滑連續(xù)、工作穩(wěn)定。工業(yè)控制中使用較為普遍。
缺點:在大規(guī)模生產(chǎn)線中,控制電纜較長,尤其是DA模塊采用電壓信號輸出時,線路有較大的電壓降,影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。使用中應(yīng)注意通訊線不能過長。
1.3 PLC采用RS-485通訊方法控制變頻器
利用PLC與RS-485通訊控制變頻器的應(yīng)用是較為廣泛的一種方法,PLC采用RS串行通訊指令編程。此控制方法硬件簡單、造價最低,其抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)且造價低廉。可控制32臺變頻器。
缺點:S-485的通訊要解決數(shù)據(jù)編碼、求取校驗和、成幀、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的奇偶校驗、超時處理和出錯重發(fā)等一系列技術(shù)問題,一條簡單的變頻器操作指令,有時要編寫數(shù)十條PLC梯形圖指令才能實現(xiàn),編程工作量大而且繁瑣。
在PLC主機(jī)上安裝一塊RS-485通訊板或掛接一塊RS-485通訊模塊可解決編程量大的難題。
1.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通訊方法控制變頻器
三菱新型F700系列變頻器使用RS-485端子利用Modbus-RTU協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊。Modbus通訊方式的PLC編程比RS-485無協(xié)議方式要簡單便捷。缺點:PLC編程工作量仍然較大。
1.5 PLC采用現(xiàn)場總線方式控制變頻器
三菱變頻器可內(nèi)置各種類型的通訊選件,如用于CC-Link現(xiàn)場總線的FR-A5NC選件;用于ProfibusDP現(xiàn)場總線的FR-A5AP(A)選件;用于DeviceNet現(xiàn)場總線的FR-A5ND選件等等。三菱FX系列PLC有對應(yīng)的通訊接口模塊與之對接。此控制方法控制速度快、距離遠(yuǎn)、效率高、T作穩(wěn)定、編程簡單、可連接變頻器數(shù)量多。
缺點:造價較高。
1.6 采用擴(kuò)展存儲器控制變頻器
在PLC主機(jī)上安裝一塊RS-485通訊板或掛接一塊RS-485通訊模塊;在PLC的面板下嵌入一塊“功能擴(kuò)展存儲盒”,編寫幾條簡單的PLC梯形圖指令,即可實現(xiàn)8臺變頻器參數(shù)的讀取、寫入、各種運行的監(jiān)視和控制,通訊距離可達(dá)50m或500m。這種方法非常簡捷便利,極易掌握。
缺點:只能用于不多于8臺變頻器的控制系統(tǒng)。
2 三菱PLC通過FX0N-3A模擬量擴(kuò)展模塊實現(xiàn)對變頻器的控制
2.1 FX0N-3A模擬量擴(kuò)展模塊主要性能
FX0N-3A是三菱PLC模擬量輸入輸出模塊的主要特點:
a.8位二進(jìn)制分辨率的模擬量輸入輸出模塊;
b.具有2通道模擬量輸入和1通道模擬量輸出的輸入輸出混合模塊;
c.可以進(jìn)行2通道的電壓輸入(DC 0~10 V、DC 0~5 V),或者電流輸入(DC 4~20 mA);
d.1個通道的模擬量輸出可以是電壓輸出(DC 0~10 V)或者電流輸出(DC 4~20 mA)。
2.2 FX0N-3A模擬量擴(kuò)展模塊接線
模擬量輸人和輸出方式均可以選擇電壓或電流方式,這取決于用戶的接線方式。在接線時要注意,使用電流輸入時,端子[Vin]與[Iin]應(yīng)短接;反之,使用電流輸出時,不要短接[VOUT]和[IOUT]端子。如果電壓輸入/輸出方面出現(xiàn)較大的電壓波動或有過多的電噪聲,則要在圖中相應(yīng)的位置并聯(lián)1個0.1~0.47μF的電容。