变频器与PLC连接方式优化

PLC（可编程序控制器）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，特别适合在恶劣环境下运行。

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和变频器相配合的方式。PLC可提供控制信号和指令的通断信号，变频器可以接收PLC输出的开关信号。

PLC与变频器的3种连接方法：

（1）利用PLC的模拟量输出模块控制变频器

PLC的模拟量输出模块输出0～5V电压或4～20mA电流，将其送给变频器的模拟电压或电流输入端，控制变频器的输出频率。这种控制方式的硬件接线简单，但是PLC的模拟量输出模块价格相当高，有的用户难以接受。

（2）PLC通过RS-485通信接口控制变频器

这种控制方式的硬件接线简单，但需要增加通信用的接口模块，这种模块的价格可能较高，熟悉通信模块的使用方法和设计通信程序可能要花较多的时间。

（3）利用PLC的开关量输入／输出模块控制变频器

PLC的开关量输出／输入端一般可以与变频器的开关量输入／输出端直接相连，这种控制方式的接线很简单，抗干扰能力强。用PLC的开关量输出模块可以控制变频器的正／反转、转速和加减速时间，能实现较复杂的控制要求，虽然只能有级调速，但对于大多数系统，这已足够了。本节只介绍这种连接方法。

1.运行输入信号的连接

变频器的运行输入信号中包括对运行／停止、正／反转、点动等运行状态进行操作的开关型的指令信号。变频器通常利用“与”连接得到这些运行信号。PLC常用的输出有继电器触点输出和晶体管输出两种类型。变频器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PLC相连得到运行状态指令，如图3-56所示。在使用继电器触点输出的场合，为防止出现因接触不良而带来的误动作，要考虑触点容量及继电器的可靠性。而当使用晶体管集电极开路形式连接时，也同样需要考虑晶体管本身的耐压容量和额定电流等因素，使所构成的接口电路具有一定的裕量，以达到提高系统可靠性的目的。

按照不同类型，输入信号可分为开关指令信号、数值信号两种形式。

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声有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图3-57给出了正确的接线示例。

图3-56 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

图3-57 变频器输入信号的接法

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图3-58 抗串扰接法

当开关指令信号进入变频器时，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3-58所示。

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，且在接地时使两者尽可能分开。

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声滤波器和降低噪声用的变压器等。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与PLC有关的电线分开。

4）通过使用屏蔽线和双绞线抑制噪声干扰。

5）PLC和变频器连接应用时，由于两者涉及用弱电控制强电，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。

2.频率指令输入信号的连接

频率指令信号可以通过0～10V（或0～5V）的电压信号或者0～20mA（或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3-59为PLC与变频器之间的频率指令信号连接。

当变频器PLC的电压信号范围不同时，例如，变频器的输入信号范围为0～10V而PLC的输出电压信号范围为0～5V时，或PLC一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入信号电压范围为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，则需以串联电阻的分压，以保证进行开关时不超过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传至控制电路。

图3-59 PLC与变频器之间的频率指令信号连接

图3-60 触头输出信号的连接

3.触头输出信号的连接

如图3-60所示，在变频器的工作过程中，常需要通过继电器触点或晶体管集电极开路输出的形式将变频器的内部状态（运行状态）通知外部。而在连接送给外部的信号时，也必须考虑继电器和晶体管的允许电压、允许电流等因素，以及噪声的影响。例如，对主电路（AC 220V）的开闭是由继电器进行控制，而控制信号（DC12～24V）的开闭是由晶体管进行控制的场合，就应注意将布线分开，以保证主电路一侧的噪声不传至控制电路。

在对带有线圈的继电器等感性负载进行开闭时，必须与感性负载并联的方式接上浪涌吸收器或续流二极管；而在对容性负载进行开闭时，则应与感性负载串联的方式接入限流电阻，以保证开闭时的浪涌电流值不超过继电器和晶体管的允许电流值。