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PLC與變頻器連接應用注意事項
變頻器是將固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調電壓、可調頻率的交流電裝置。變頻器廣泛應用于節能、自動化系統及提高工藝水平和產品質量等方面。變頻器的問世,使電氣傳動領域發生了一場技術革命,即交流調速取代直流調速,變頻調速被公認為有發展前途的調速方式。
可編程序控制器簡稱PLC(Programmable Logic Controller),它是一種數字運算與操作的控制裝置,廣泛應用于工業控制的各個領域。PLC 通過軟件編程和硬件連接可實現各種復雜的控制任務,控制功能強大,是當代工業控制的三大支柱之一。作為工控產品,變頻器和PLC 常配合使用(PLC 作為編程器,變頻器作為驅動器),完成各種控制任務。
P L C 與變頻器的連接主要方式有:PLC 的數字量輸出信號與變頻器的數字量輸入信號相連;PLC 的模擬量輸出信號與變頻器的模擬量輸入信號相連。實際應用中,就兩者正確連接時應注意問題總結如下。同時,變頻器運行時會對周圍電氣設備產生較強的電磁干擾,為防止變頻器運行時對PLC 干擾,兩者相連接時應重點考慮的問題總結如下。
1 數字量信號連接應注意的問題
變頻器的輸入信號中包括對運行/ 停止、正轉/ 反轉、點動等運行狀態進行操作的數字量輸入信號(開關型指令信號),這些信號常來自PLC 的數字量輸出信號。PLC 通常利用其內部的繼電器接點(繼電器輸出型P L C )或具有開關特性的元器件(晶體管輸出型PLC)與變頻器相連,得到運行狀態指令,如圖1 和圖2 所示。在進行數字量信號的連接時應注意:
(1)使用繼電器輸出型P L C 與變頻器相連時,應注意接觸不良常帶來變頻器誤動作,因此在實際接線中一定要注意連接可靠。
(2)使用晶體管輸出型P L C 與變頻器相連時,應注意晶體管本身的電壓的高低、電流的大小等限制條件在其范圍內,保證系統的可靠性。
(3)設計變頻器的輸入信號電路時,應盡量避免采用繼電器等感性負載,因繼電器開閉產生的浪涌電流可能引起變頻器的誤動作。
(4)當P L C 輸出的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之間的串擾,應注意對P L C和變頻器分開接地,避免兩者使用共同的接地線。
2 模擬量信號連接應注意的問題變頻器中的模擬量輸入信號,通常指0~10V/5V 的電壓信號或0/4~20 mA的電流信號;這些模擬量輸入信號可通過接線端子由外部給定,當變頻器與P L C 連接時,這些模擬量輸入信號也可來自PLC 的模擬量輸出信號,如圖3 所示。在進行模擬量的連接時應注意:
(1)阻抗匹配。根據變頻器的輸入阻抗選擇P L C 的輸出模塊,實現兩者的阻抗匹配。
(2)電壓范圍。當變頻器和P L C 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),需采用串聯電阻的方式進行分壓,以保證兩者在正常電壓范圍內
工作,避免電壓過限可能損壞器件。
(3)采用屏蔽電纜或絞合電纜。對于變頻器和P L C 而言,弱電控制信號(電壓0~5V/10V、電流0/4~20mA等)易受到外界強信號的干擾,必須對控制信號采取適當的屏蔽措施。常用的方式就是采用屏蔽電纜進行屏蔽;對于長距離的控制回路宜采用絞合電纜,絞合電纜的絞合間距盡可能小。
(4)主、控電纜分開布線。實際連線時,注意主、控電纜分開布線,且相隔一定的距離。以保證主電路側的干擾及噪音影響不到控制電路。
3 變頻器運行時對PLC干擾應注意的問題
變頻器運行時會對周圍電氣設備(包括P L C )產生較強的電磁干擾,同時變頻器主電路斷路器等開關器件動作時也會影響PLC 的正常工作。為防止變頻器運行時對PLC干擾,變頻器與P L C 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)當電源電壓波動大,諧波成分多時,為抑制諧波干擾,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或者隔離變壓器。如果干擾仍嚴重,應考慮在變頻器主回路中接入電抗器、專用變壓器和噪音濾波器等措施。
(3)變頻器和P L C 安裝在同一電控柜時,應盡可能使與變頻器有關的電纜和與PLC 有關的電纜分開安裝,尤其是連接變頻器的強電電纜與連接PLC 的弱電電纜更要分開安裝。
4 結束語
變頻器和P L C 間連接問題,涉及到數字量信號連接、模擬量信號連接以及避免干擾應注意的問題;在實際應用中,兩者間的連接還涉及到用弱電信號控制強電的問題。因此,應引起重視,避免干擾造成變頻器、PLC 的誤動作;避免連接不當造成PLC 或變頻器的損壞。