PLC在变频器输出频率控制中的应用

PLC在变频器输出频率控制中的应用

苏玉飞

苏玉飞

中国有色（沈阳）冶金机械有限公司辽宁沈阳110000

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

引言

伴随着我国社会经济的发展和市场需求不断的扩大，因此也需要各种产品具有较强的生产能力，生产设备的落后已经在当前成为限制发展的主要因素之一，为了有效的提高产品的生产效率，各大厂家已经开始关注与机械设备的通讯配置效率，以提高整个工程的流畅性。而在过去很长一段时间当中，其自动化水平的主要配置是由变频器所控制的，变频器自身具有一定的缺陷，因此变频器通讯水平的自动化程度较低，耗能较高，对于生产成本而言，有着极大的浪费，为此，为了降低生产能耗，提高自动化水平，减少人力资源的浪费，提出了采取PLC变频控制集成系统，以提高整个变频器的通讯应用手段。事实证明，在采取PLC集成系统之后，变频器的所有起填故障都是由PLC通过开关量，实现端对端的控制，而且在变频器当中加入PLC集成系统之后，能够实现多样化的控制手段，

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。

1.2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。

1.3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。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.PLC模块选择

目前，变频器产品在市场上的种类有很多，价格也参差不齐，在给工业生产企业宽松选择空间的同时，也造成了一定的选择难度。在实际运行中，变频器产品不同，带有的负荷也就有了差异，因此，工业生产企业要以产品工艺特点和实际情况为基准去配备合适的变频器，不该盲目选择。变频器中PLC自动控制技术的应用，变频器的性能参数只是设计人员需要注意的一点内容，具体的选择还要参考实际的应用，同时，不同模块要尽量保证规格相同，以期在之后的PLC自动控制上方便于管理。选择PLC型号时，变频器特性必须要考虑进去，信号格式也要与变频器相匹配。在实际的工业生产中，不同的机械运行，匹配的变频器也是不同的，而且要保证变频器的质量，不然企业的经济利益必然会受到影响。PLC模块选择中，机型、I/O模功能模块的对照应该放在首位，PLC系统只有和变频器相匹配，才能发挥最大的效率，此外，信号类型、输入接线连接、电压等级也要作为参考内容，这样才能让PLC系统与变频器形成最优配合，最大化的体现其使用价值【1】。

3.PLC控制技术特点

逻辑控制器就是我们平时提到的PLC自动控制技术，可以随时随地根据事实情况进行编程，编辑控制器逐步代替了老旧的继电器，逻辑控制功能大大增强。工业生产制造中，PLC的特点让工作人员把自动控制技术作为微型计算机来使用，从而加快生产效率。PLC自动控制技术的编程并不复杂，工作人员经过简单的培训就能上岗，PLC自动控制技术因其准确、稳定、功能丰富、适用范围较广、体积小、使用年限长、连接方式灵活、抗干扰等优点，被广泛使用。在自动控制技术

实际应用中，信息的处理和分析可以实现自动化，在信息传送到控制系统后计算机可以自行处理，对出现的故障也会及时报警。根据逻辑控制器固有特点，在PLC自动控制某台电机时，PLC编程就会将控制效果放大，但对PLC控制系统的质量和性能也是一个挑战。在实现时实监控过程中，PLC控制系统发信号，控制变频器，随之自动控制电子设备，变频器运行实况就会传输到PLC控制系统中，变频器工作产生的数据信息和指令通过PLC控制系统的分析综合，传递给报警装置，提醒设备运行监控工作人员，及时解决问题。

4.变频器常见故障问题

一是加减速过电流故障，实际设备工作中，功率往往不适应，导致过电流故障，影响工作质量。加速过电流故障主要是变频器加速时期速度提升过快，在转速负荷惯性的作用下就会出现问题；而减速过电流故障主要是在变频器减速时，负载惯性太高、减速时间不足导致的。二是电动机过载故障，变频器工作中，如果长时间低速运行，损耗太大或散热要求达不到，就会导致V/F曲线不适配，引发设备故障。三是变频器运行噪音和振动，通风、机械及电磁是噪音产生的主要原因，谐波分量在输出电与电流中一旦出现，噪音就会加剧；变频器电动机工作时，会产生电磁振动与机械振动，从而影响变频器的运行。四是变频器过热故障，变频器工作时，会伴随着发出大量的热量，导致变压器温度短时间内上升，一旦外部温度不稳定，变频器的散热效果无法正常发挥，热量聚集，变频器就会发生过热故障。五是设置变频器参数不正确，变频器参数会对变频器的正常运行产生直接影响，参数一旦出现失误，变频器就会出现故障，情况严重的甚至会让变频器失去作用。

5.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。

6.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。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。

7.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【2】。

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]郭沛,陈一飞.基于变频器的参数获取及其在PLC中的实现[J].控制工程,2014,21(S1)：153-156+159.

[2]张速江.PLC、变频器在工业中的应用[J].通信电源技术,2018,35(02)：137-138.