PLC 在变频器输出频率控制中的应用
曾昊
摘要：使用变频调速系统能够使得电动机的工频电源和变频电源之间进行相互的切换连接。还可以将多个电动机与变频器相互连接起来后，通过 PLC 连接实现对各个变频器的控制，从而控制到各个电动机上。还能够纳入发展工厂的自动化通信网络等。对于输出频率的控制角度，分析 PLC 在变频器中输出频率的具体作用。
关键词：变频器；输出频率控制；控制与应用。
中图分类号：TM343 文章编号：1674-2583(2019)01-0049-02
DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.01.016
中文引用格式：曾昊.PLC在变频器输出频率控制中的应用[J].集成电路应用, 2019, 36(01): 49-50.
Application of PLC in Output Frequency Control of Frequency Converter
ZENG Hao
Abstract — The use of variable frequency speed regulation system can make the power supply and variable frequency power supply of the motor switch to each other. It can also connect multiple motors with frequency converters, and control each converter through PLC connection, so as to control each motor. It can also be incorporated into the development of automated communication networks in factories. For the control angle of output frequency, this paper analyses the specific role of PLC in the output frequency of frequency converter.
Index Terms — frequency converter, output frequency control, control and application.
1 PLC 控制变频器输出频率的计算方法
由于在电机供电过程中的供电系统与受到运行状况的影响，严重的可能会威胁控制系统的正常运行工作，甚至可能会对整个控制网络有着阻碍稳定畅通的运行，因此在整个变频控制网络当中使用PLC，能够在一定的程度上减少干扰源的影响，增强抗干扰性能[1]。
（1）使用 PLC 的模拟量对输出模块给出变频器相应的频率信号。PLC 的模拟量的输出采用的是直流电压，或者直流电流的模块进行输出，直接能够将相应的电流信号传送给变频器的接收端，并且能够通过模拟量转速直接给定输入端，使用此方法的模拟信号量的控制相对于其他方式有着更加简便的硬件接线方式，但相对的也会有着一定的缺点，那就是整个 PLC 模块的价格比较高，对于项目的应用投资较大，而且对于 PLC 产生的模拟信号，或者接收信号可能会受到某频段干扰信号的干扰。
（2）使用 PLC 的数字量来输出信号实现有级调节控制变频器的相应输出频率。PLC 的数字信号量的输入/输出点，一般的是可以能够直接与变频器之间的数字量输入/输出点相互连接的，不需要任何的连接设备，因此这种连线的控制方式相对简单得多， 省去了复杂的连线技术，更加能增强抗干扰能力。对于 PLC 的数字量输出模块，也可以采用使用控制变频器的正转，反转，来实现有无级调节，以及增加或者减少电机的加速与减速的时间。虽然相对来说还是处于有级调节，但是在大多是应用过程足够满足与各个系统之间的应用。
（3）使用串行通信技术来直接给频率提供信号。PLC 与变频器之间的串行通信过程当中除了可以提供频率之内的信号外，还能传输大量的相关的参数设计以及设备之间的状态信息等。因为他们具有相同的接口因此可以直接进行信息数据的传输。如 S7-200 与安川变频器之间都装有同一种型号 RS-485 的通信接口，只要二者使用共同的协议 USS，便可完成于安川变频器相互之间的信息传递。
（4）使用 PLC 产生的高速脉冲输出信号直接作为频率的给定输入信号。对于一些特殊的变频器，自身具有高速的脉冲输入功能，能够将 PLC 输出的高速脉冲作为变频器的频率给定接收信号。
2 设置给定值与频率有关的变频参数
变频器是可以通过参数的设置，调节设定具体的接收频率与方法。比如安川的 F7 为例，能够使用参数设计到 B1-01 设置出以下 5 中频率指令的输出与输入指令。（1）通过变频器之间接受数字信号的数字式操作起。（2）通过模拟量的输入段子 A1，直接使用电位器来对电压形式输入相应的频率信号，通过端子 A2 进行相应的以电流或者电压的形式给出的频率值。（3）通过 Modbus 信息频率接收。（4）通过能够选择使用的卡进行频率接收。（5）通过使用脉冲的输入段子 RP 进行输入脉冲，并且使用参数 H6-01 来设置具体的脉冲信号参数具有的反馈值以及设定值，利用参数 H6-02 设置对应于 100% 变频器输出的相应脉冲频率值[2]。
3 控制变频器对于电机转速以及旋转方向的影响
分析一个 PLC 的控制变频器对电机转速的具体控制的方法。PLC 自身的输入点是 I0.0 与 I0.1，这两个输入点是用来接受按钮 SB1 与 SB2 传送而来的具体指令的信号，通过 PLC 的输出点 Q0.0 与接触器 KM 的控制变频来实现对于电源的断开与接通的控制。
当按下按钮 SB1，实现接通电源后，I0.0 的状态就会变成 1 接通的状态，然后接触器 KM 的线圈内部通过电流，主要触点就会处于闭合状态，这样就会接通变频器的电源。
当按下按钮 SB2，实现的是断开电源，其中 I0.1 状态就会变成为 0 的状态，如果 I0.2 与 I0.3 的状态都是处于为 0，那么变频器也就不会运行，则 Q0.0 的状态也会复位，使得接触器的 KM 线圈内电流断开，因此主触电会断开，将变频器的电源切断。如果当变频器处于故障状态时，I0.4 常开触点就会接通，使得 Q0.0 状态复位，因此变频器电源处于断电状态，与此同时还会让 Q0.3 显示出变频器故障的指示信号[3]。
其中三个位置的旋转开关 SA1 与 I0.2，I0.3 是控制电机的运行停止，正转反转等。当正转运行或者停止的时候，开关接通的时候电机就会处于正传状态，断开则会处于断电停止状态。反转停止按钮也是如此，当接通电源电机会处于反转状态，断开则停止。此时变频器的输出频率能够由接在模拟量输入输出短A1电位系统直接进行控制。
如果将 SA1 旋转至，正转的运行状态时，I0.2 的状态为变为 1，使得 Q0.5 的动作以及变频器的 S1端子处于被接通的状态，电机会正常的正传运行。
如果将 SA1 旋转钮旋转至反转运行的状态，I0.3 的状态则会变为 1，使得 Q0.6 的动作以及变频器的S2端子处于被接通的状态，电机会正常的反向运行。
如果将 SA1 旋转至中间的位置，I0.2 与 I0.3 则会均处于 0 的状态不会发生改变，且 Q0.5 与 Q0.6 的线圈都断电，S1，S2 的端子均处于断开阶段，此时的电机不会转动而是处于停机的状态。
如果当电机处于正转或者反转的时候，I0.2 与I0.3 的常闭触点会处于断开，SB2 不会对 I0.1 起到任何的作用，如此能够有效地防止电机在运行过程中切断变频器的电源。
4 变频器输出频率的应用
对于一些设备之间是不需要进行连续调节转速的，只要切换程若干段的固定的转速就行。对于几乎所有的变频器都是能够进行设置多段转速的功能，因此只需要使用变频器的 2 点或者 3 点的数字量输入相应的数字信号，就能实现对 4 段或者 8 段的切换，能够使用 PLC 模拟量输出连续调节变频器，毕竟 PLC 稳定以及调节程度比较准确，虽然会相应地增加一部分的资金投资，但投资与日后的汇报时成正比的。还有的设备需要要求一个或者两个转速段的转速给定值，这方面实际上是可以交付给人工来操作的，当然此功能也可以利用接在变频器模拟量给定的信号输入电压电位器的实现。对于其他的转速段的变频器则可以使用对其相应的参数更改，来进行相应的设计，但在运行的时候操作人员是不能够对已经设定好的参数有任何的修改。
5 结语
该系统能够在采取现场总线以及对电缆硬接连线的两种的控制方式。当电机正常运转时能够由网络来进行相应的控制，当事故发生时，则会切换到硬接线来对其进行相应的比较理想的方式处理。PLC 装置能够使得电机转子的回路实现串联调速变频的方式，能够将网络化全面实现，使得线路能够进一步的简化与性能的综合提升。
参考文献
[1] 马宁，孔红.S7-300PLC和MM440变频器的原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2] 皮壮行，宫振铭，李雪华.可编写程序控制器的系统设计与应用实例[M].北京：机械工业出版社，2003.
[3] 仲崇权，杨淑英.PLC系列数据采集模块使用说明[M].大连攻打学科技开发中心，2011.
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