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基于歐姆龍PLC 的臺達(dá)變頻器控制

作者: 時間:2016-12-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

0 引言

  變頻調(diào)速技術(shù)近年來發(fā)展很快,應(yīng)用于各行業(yè)在節(jié)約電能的同時可以減少排放、降低能耗,因此理解并掌握變頻器的控制,具有十分重要的現(xiàn)實意義。變頻器的控制可以采用PLC、單片機等作為控制核心,由于PLC 具備可靠性高、編程簡單、維護方便等突出優(yōu)點,越來越多的工業(yè)控制場合選用PLC和變頻器用于電機的調(diào)速控制。

  基于PLC的變頻器的控制包括模擬方式控制和串口通信方式控制,其中,串口通信包括有協(xié)議通信和無協(xié)議通信,有協(xié)議通信如文獻[1]所述,幾乎不用編程,正確連接后就能實現(xiàn)串口通信。本文著重介紹了基于歐姆龍CP1H 系列PLC 的臺達(dá)VFD 系列變頻器的模擬方式控制和無協(xié)議通信方式控制。

1 VFD系列變頻器與CP1H系列PLC簡介

  VFD系列變頻器是臺達(dá)電子集團驅(qū)動類自動化產(chǎn)品之一,具有節(jié)能效果好、供電范圍寬、控制精度高等特點,可任意設(shè)定V/f 曲線,廣泛應(yīng)用于恒壓供水、空調(diào)、風(fēng)機、鍋爐、水處理、城市建設(shè)等自動化控制領(lǐng)域。

  CP1H 系列PLC 是歐姆龍公司推出的一款小型PLC,性能與西門子S7-200 相當(dāng),包括CP1HX標(biāo)準(zhǔn)型、CP1H-XA模擬量內(nèi)置型和CP1H-Y 高速定位型三種型號,適用于紡織、印刷、包裝、橡塑及醫(yī)療等行業(yè)的機械設(shè)備控制。該機型外形小巧、速度極快、功能強大,具備1 個USB 口、2 個RS232C或RS485 可選的串行通信口,可實現(xiàn)上位鏈接、無協(xié)議通信、NT 鏈接、串行網(wǎng)關(guān)功能、串行PLC鏈接等功能。

2 模擬量控制方式

  2.1 模擬量控制方式的變頻調(diào)速系統(tǒng)組成

  系統(tǒng)組成框圖如圖1所示,包括PLC、變頻器、電機以及測速反饋裝置四個組成部分,PLC 和變頻器之間以模擬控制方式(電壓)連接,該電壓由變頻器內(nèi)部的V/f 變換單元將電壓的變化量轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率的變化量,電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)以兩個輸出點來進行控制,電機的轉(zhuǎn)速由測速裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柗答佒罰LC,再通過軟件實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。

  2.2 CP1H-XA40DT-D的設(shè)置與調(diào)試

  歐姆龍PLC CP1H-XA40DT-D 內(nèi)置4 點電壓/電流輸入、2 點電壓/電流輸出,分辨率可設(shè)為1/6000 和1/12 000,輸入、輸出分別可選擇:0~5 V、1~5 V、0~10 V、-10~10 V、0~20 mA 和1~20 mA等6 種方式,內(nèi)存CIO200~203為輸入模擬量對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果,CIO210~211對應(yīng)D/A 輸出的數(shù)字量結(jié)果。

  PLC 的模擬量調(diào)試主要涉及系統(tǒng)DIP 開關(guān)狀態(tài)設(shè)置、輸入和輸出模擬量形式以及范圍選擇、模擬量采集結(jié)果的處理等環(huán)節(jié),調(diào)試時可先調(diào)開環(huán)系統(tǒng),然后根據(jù)測速裝置反饋電壓和轉(zhuǎn)速的關(guān)系,通過軟件判斷調(diào)節(jié)模擬量單元的輸出信號大小,實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。

  2.3 VFD變頻器的設(shè)置與調(diào)試

  變頻器的調(diào)試相對簡單,須注意的是:將參數(shù)Pr.-00 設(shè)置為“d0001”,Pr.-01 設(shè)置為“d0001”或“d0002”,線路連接如圖1 所示,PLC 的正反相控制端輸出分別和REV 與FWD 相連,PLC 的COM端和變頻器的DCM端相連。模擬控制方式的連線可參照文獻[3]的注意事項,錯誤的連接可能會損壞PLC的輸出端口。

3 無協(xié)議通信控制方式

  眾多的變頻器品牌,由于技術(shù)和市場的原因,通信協(xié)議五花八門,兼容性很差,針對這種現(xiàn)狀,無協(xié)議通信得到了很好的應(yīng)用。所謂無協(xié)議通信,即是自由協(xié)議方式,協(xié)議的格式由用戶自己定義,用戶根據(jù)具體變頻器的協(xié)議格式組織數(shù)據(jù),實現(xiàn)與變頻器的通信。

  參照文獻[2] 提出的方案,我們設(shè)計了基于RS485 的無協(xié)議通信控制方式,系統(tǒng)框圖如圖2所示,PLC 的串口連接端子也可以使用“RDB+”和“RDA-”兩個端口,變頻器輸出三相相位差120毅的交流電壓至三相異步電機定子繞組。

  3.1 RS485通信模式

  歐姆龍CP1H 系列PLC 設(shè)有RS485 的串行通信口,可采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,結(jié)合其抗共模干擾能力強,抗噪聲干擾性能優(yōu)越的特性,可以實現(xiàn)有協(xié)議通信和無協(xié)議通信。

  臺達(dá)VFD-A 交流馬達(dá)驅(qū)動器內(nèi)建RS485 串聯(lián)通信界面,串聯(lián)通信連接端口標(biāo)注SG+、SG-,其中,“SG+”表示信號正相端,“SG-”表示信號負(fù)相端。使用RS485 串聯(lián)通信接口時,每臺VFD-A 必須預(yù)先在Pr.78 指定其通信地址,PLC 便根據(jù)預(yù)定地址實施控制。當(dāng)將參數(shù)“A”設(shè)為“02H”時,PLC可同時對多個變頻器實施控制。

  3.2 臺達(dá)VFD-A變頻器參數(shù)設(shè)置與通信格式

  3.2.1 參數(shù)的設(shè)定

  相關(guān)的參數(shù)涉及Pr.-00、Pr.-01、Pr.-78,其中,Pr.-00 指定主頻率輸入來源,Pr.-01 設(shè)定運轉(zhuǎn)信號來源,Pr.-78 選取了串口通信的波特率,對應(yīng)的設(shè)定值分別為:d002、d003、d002,即主頻率與運轉(zhuǎn)信號由RS485 串聯(lián)通信接口控制,且令面板STOP鍵有效,波特率設(shè)定為4 800 bit/s。


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