PLC与变频器连接时需注意的问题

    可编程控制器( PLC)是一种数字运算和操作的电子控制装置，它通过软件来改变控制过程，具有体积小、组装灵活、编程简单、抗干扰能力强及可靠性高等优点，非常适合于恶劣工作环境下运行，因而深受欢迎。

    利用变频器构成自动控制系统时，许多情况是采用和PLC配合使用。PLC可提供控制信号（如速度）和指令通断信号（起动、停止、反向）。一个PLC系统由三部分组成：中央单元、输入/输出模块和编程单元。下面介绍变频器和PLC连接时需要注意的有关事项。

    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、点动等运行状态进行操作的开关型指令信号（数字输入信号）。PLC通常利用继电器触点或具有继电器触点开关特性的元器件（如晶体管）与变频器连接，获取运行状态指令，如图9-23所示。

    使用继电器触点时，常因接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需要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。

    图9-23    PLC与变频器的连接

   (a)PLC的继电器触点与变频器的连接；(b) PLC的晶体管与变频器的连接

    在设计变频器的输入信号电路时还应该注意到，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电感性负载，继电器开闭时产生的浪涌电流带来的噪声有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。

    2．数值信号的输入

    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上位机来设定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常是通过0~10 V（或5V）的电压信号或者0（或4）～20 mA的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。图9-24所示为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，例如，变频器的输入信号范围为0~10 V而PLC的输出电压信号范围为0~5 V时，或PLC一侧的输出信号电压范围为0～10 V而变频器的输入信号电压范围为0~5 V时，由于变频器和晶体管的容许电压、电流等因素的限制，则需以串联的方式接入限流电阻及分压等方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应部分的容量。此外，在连线时还应该注意将布线分开，保证主电路一侧的噪声不会传至控制电路。

    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，电信号范围通常为0~5 V（或10 V）及0（或4）～20 mA电流信号。无论是哪种情况，都必须注意PLC一侧的输入阻抗的大小保证电路中的电压和电流不超过电路的容许值，以保证系统的可靠性和减少误差。此外，由于这些监测系统的组成都互不相同，当有不清楚的地方时最好向厂家咨询。

    在使用PLC进行顺序控制时，由于CPU进行处理时需要时间，总是存在一定时间的延迟。

    由于变频器在运行过程中会带来较强的电磁干扰，为了保证PLC不因变频器主电路低压断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，在将变频器和PLC等上位机配合使用时还必须注意：

    图9-24    PLC与变频器之间的信号连接图

   1)对PLC本体按照规定的标准和接地条件进行接地。此时，应避免和变频器使用共同的接地线，并在接地时尽可能使两者分开。

   2)当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块以及输入/输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压器等。此外，如有必要，在变频器一侧也应采取相应措施。

   3)当把变频器和PLC安装在同一操作柜中时，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抗噪声水平的目的。

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