本文介绍了可编程控制器与变频器的连接和连接时应注意的问题

本文介绍了可编程控制器与变频器的连接和连接时应注意的问题，以免导致可编程控制器或变频器的误动作或损坏。

引言

可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。由于PLC可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。

当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用，例如我厂二催化的自动吹灰系统。PLC可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。

1.开关指令信号的输入

变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1所示。

在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。

在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。

当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。

2.数值信号的输入

图1运行信号的连接方式

图2变频器输入信号接入方式

图3输入信号的错误接法

输入信号防干扰的接法

变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。图5为PLC与变频器之间的信号连接图。

当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。

通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0～10V/5V及0/4～20ｍＡ电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可靠性和减少误差。另外，由于这些监测系统的组成互不相同，有不清楚的地方应向厂家咨询。

另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于CPU进行数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑。

因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点：

（1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。

（2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。

（3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。

（4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。

3.结束语

PLC和变频器连接应用时，由于二者涉及到用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC或变频器的损坏。变频器与PLC通讯的精简设计

作者姓名：

林辛畴

作者单位：

湖南晋彦海通自控工程有限公司

1、引言

在工业自动化控制系统中，最为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯必须解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、超时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。

本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS-485通讯模块；在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条极其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。这种方法非常简捷便利，极易掌握。本文以三菱产品为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一简单介绍。

2、三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置

2.1系统硬件组成

如图1~图3所示。

图1三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置

图2FX2N-485-BD通讯板外形图

图3三菱变频器PU插口外形及插针号(从变频器正面看)FX2N系列PLC(产品版本V3.00以上)1台(软件采用FX-PCS/WIN-CV3.00版)；FX2N-485-BD通讯模板1块(最长通讯距离50m)；或FX0N-485ADP通讯模块1块+FX2N-CNV-BD板1块(最长通讯距离500m)；FX2N-ROM-E1功能扩展存储盒1块(安装在PLC本体内)；带RS485通讯口的三菱变频器8台(S500系列、E500系列、F500系列、F700系列、A500系列、V500系列等，可以相互混用，总数量不超过8台；三菱所有系列变频器的通讯参数编号、命令代码和数据代码相同。)；RJ45电缆(5芯带屏蔽)；终端阻抗器(终端电阻)100Ω；选件：人机界面(如F930GOT等小型触摸屏)1台。

2.2硬件安装方法

(1)用网线专用压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接；另一头则按图1～图3的方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的2个P5S端头不接。

(2)揭开PLC主机左边的面板盖,将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装后盖上面板。

(3)将RJ45电缆分别连接变频器的PU口，网络末端变频器的接受信号端RDA、RDB之间连接一只100Ω终端电阻，以消除由于信号传送速度、传递距离等原因，有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。

2.3变频器通讯参数设置

为了正确地建立通讯，必须在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117~Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。

2.4变频器设定项目和指令代码举例

如表1所示。参数设定完成后,通过PLC程序设定指令代码、数据和开始通讯,允许各种类型的操作和监视。2.5变频器数据代码表举例

如表2所示。

2.6PLC编程方法及示例

(1)通讯方式

PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯，PLC为主机，变频器为从机。1个网络中只有一台主机，主机通过站号区分不同的从机。它们采用半双工双向通讯，从机只有在收到主机的读写命令后才发送数据。

(2)变频器控制的PLC指令规格

如表3所示。

(3)变频器运行监视的PLC语句表程序示例及注释

LDM8000

运行监视；

EXTRK10K0H6FD0

EXTRK10：运行监视指令；K0：站号0；H6F：频率代码(见表1)；D0：PLC读取地址(数据寄存器)。

指令解释：PLC一直监视站号为0的变频器的转速(频率)。

(4)变频器运行控制的PLC语句表程序示例及注释

LD

X0

运行指令由X0输入；

SET

M0

置位M0辅助继电器；

LD

M0

EXTRK11K0HFAH02

EXTRK11：运行控制指令；K0：站号0；HFA：运行指令(见表1)；H02：正转指令(见表1)。

AND

M8029

指令执行结束；

RST

M0

复位M0辅助继电器。

指令解释：PLC向站号为0的变频器发出正转指令。

(5)变频器参数读取的PLC语句表程序示例及注释

LD

X3

参数读取指令由X3输入；

SET

M2

置位M2辅助继电器；

LD

M2

EXTR

K12K3K2D2

EXTRK10：变频器参数读取指令；

K3：站号3；K2：参数2-下限频率(见表2)；

D2：PLC读取地址(数据寄存器)。

OR

RST

M2

复位M2辅助继电器。

指令解释：PLC一直读取站号3的变频器的2号参数-下限频率。

(6)变频器参数写入的PLC语句表程序示例及注释

LD

X1

参数变更指令由X3输入；

SET

M1

置位M1辅助继电器；

LD

M1

EXTRK13K3K7K10

EXTRK13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K7：参数7-加速时间(见表2)；K10：写入的数值。

EXTRK13K3K8K10

EXTRK13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K8：参数8-减速时间(见表2)；

K10：写入的数值。

AND

M8029

指令执行结束；

RST

M1

复位M1辅助继电器。

指令解释：PLC将站号3的变频器的7号参数-加速时间、8号参数-减速时间变更为10。

3、三菱PLC控制变频器的各种方法综合评述与对比

3.1PLC的开关量信号控制变频器

PLC(MR型或MT型)的输出点、COM点直接与变频器的STF(正转启动)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、输入端SG等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。这种开关量控制方法，其调速精度无法与采用扩展存储器通讯控制的相比。

3.2PLC的模拟量信号控制变频器

硬件：FX1N型、FX2N型PLC主机，配置1路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板；或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A；或两路输出的FX2N-2DA；或四路输出的FX2N-4DA模块等。优点：PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。缺点：在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性。另外，从经济角度考虑，如控制8台变频器，需要2块

FX2N-4DA模块，其造价是采用扩展存储器通讯控制的5～7倍。

3.3PLC采用RS-485无协议通讯方法控制变频器

这是使用得最为普遍的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。优点：硬件简单、造价最低，可控制32台变频器。缺点：编程工作量较大。从本文的第二章可知：采用扩展存储器通讯控制的编程极其简单，从事过PLC编程的技术人员只要知道怎样查表，仅仅数小时即可掌握，增加的硬件费用也很低。这种方法编程的轻松程度，是采用RS-485无协议通讯控制变频器的方法所无法相比的。

3.4PLC采用RS-485的Modbus-RTU通讯方法控制变频器

三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子利用Modbus-RTU协议与PLC进行通讯。优点：

Modbus通讯方式的PLC编程比RS-485无协议方式要简单便捷。缺点：PLC编程工作量仍然较大。

3.5PLC采用现场总线方式控制变频器

三菱变频器可内置各种类型的通讯选件，如用于CC-Link现场总线的FR-A5NC选件；用于ProfibusDP现场总线的FR-A5AP(A)选件；用于DeviceNet现场总线的FR-A5ND选件等等。三菱FX系列PLC有对应的通讯接口模块与之对接。优点：速度快、距离远、效率高、工作稳定、编程简单、可连接变频器数量多。缺点：造价较高，远远高于采用扩展存储器通讯控制的造价。

综上所述，PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的方法确有造价低廉、易学易用、性能可靠的优势；若配置人机界面，变频器参数设定和监控将变得更加便利。

1台PLC和不多于8台变频器组成的交流变频传动系统是常见的小型工业自动化系统，广泛地应用在小型造纸生产线、单面瓦楞纸板机械、塑料薄膜生产线、印染煮漂机械、活套式金属拉丝机等各个工业领域。采用简便控制方法，可以使工程方案拥有通讯控制的诸多优势，又可省却RS-485数据通讯中的诸多繁杂计算，使工程质量和工作效率得到极大的提高。但是，这种简便方法也有其缺陷：它只能控制变频器而不能控制其它器件；此外，控制变频器的数量也受到了限制。

4、结束语

本文较为详细地介绍了PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的简便方法，并综合评述了三菱PLC控制变频器的各种方法。深入了解这些方法，有助于提高交流变频传动控制系统设计的科学性、先进性和经济性。读者可以根据系统的具体情况，选择合适的方案。本文重点介绍的简便方法尽管有其缺陷，但仍不失为一种有推广价值的好方法。页面功能【我来说两句】【字体：大