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PLC與變頻器連接使用時需注意的問題
本文主要介紹可編程控制器PLC在與變頻器連接使用時應注意的問題，以免導致可編程控制器或變頻器的誤動作或損壞，給自身和生產造成不必要的影響。
引言
可編程控制器（PLC）是一種以計算機技術為基礎、專為工業環境而設計的數字運算與操作的控制裝置。PLC作為傳統繼電器的替代產品，可以用軟件來改變控制過程，同時又具有體積小、功能強、速度快、可靠性高，以及很大的靈活性和可擴展性，現以廣泛應用于機械制造、冶金、化工、電子、紡織、印刷等工業控制的各個領域。
在現在生產條件下，當利用變頻器構成自動控制系統進行控制時，很多情況下是需要采用PLC和變頻器相配合使用，例如軸承清洗、包裝紙印刷、PCB板制作等。PLC可通過輸出點或由通訊提供各種控制信號和指令的通斷信號。一個PLC系統主要由三部分組成，即中央處理單元、輸入輸出模塊和編程部分。本文介紹我公司生產的臺安系列變頻器和TP03系列PLC進行配合時所需注意的事項。
1. 開關指令信號的輸入
變頻器的輸入信號中包括對運行/停止、正轉/反轉、段速、點動等運行狀態進行控制的開關型指令信號。變頻器通常利用繼電器接點或具有繼電器接點開關特性的元器件（如晶體管）與PLC相連，得到運行狀態指令，如圖1（A）、（B）所示。
圖1 A 繼電器型PLC輸出與變頻器連接的運行方式
圖1 B 晶體管型PLC輸出與變頻器連接的運行方式
在使用繼電器接點時，常常因為接觸不良而帶來誤動作；使用晶體管進行連接時，則需考慮晶體管本身的電壓、電流容量等因素，以保證系統的可靠性。
在設計變頻器的輸入信號電路時還應該注意，當輸入信號電路連接不當時也會造成變頻器的誤動作。例如，當輸入信號電路采用繼電器等感性負載時，繼電器開閉產生的浪涌電流有可能引起變頻器內部元器件的損壞或失效進而導致變頻器誤動作，因此應盡量避免這種情況的發生。圖2與圖3給出了正確與錯誤的接線例子。
圖2 變頻器輸入信號連接方式
圖3 變頻器輸入信號的錯誤接法
當輸入開關信號進入變頻器時，有時會發生外部電源和變頻器控制電源（DC24V）之間的串擾。正確的連接是利用PLC電源，將外部晶體管的集電極經過二極管接到PLC。如圖4所示。
圖4 輸入信號的防干擾接法
2. 數值信號的輸入
變頻器中也存在一些數值型（如頻率、電壓等）指令信號的輸入，可分為模擬輸入和模擬輸出兩種。模擬輸入則通過接線端子由外部給定，通常通過0～10V/5V的電壓信號或0/4～20ｍＡ的電流信號輸入。由于接口電路因輸入信號而異，因此必須根據變頻器的輸入阻抗選擇PLC的輸出模塊。
當變頻器和PLC的電壓信號范圍不同時，如變頻器的輸入信號為0～10V，而PLC的輸出電壓信號范圍為0～5V時；或PLC的一側的輸出信號電壓范圍為0～10V而變頻器的輸入電壓信號范圍為0～5V時，由于變頻器和晶體管的允許電壓、電流等因素的限制，需要用并、串聯的方式接入電阻，以次來限制電流或分去部分電壓，以保證進行開閉時不超過PLC和變頻器相應的容量。此外，在連線時還應注意將控制電路和主電路分開，控制電路最好采用屏蔽線，保證主電路一側的噪音不傳到控制電路。
本公司的變頻器也通過接線端子向外部輸出相應的監測模擬信號，如輸出電壓、轉速等。信號的范圍為0～10V的直流電壓信號。根據用戶的需要可以連接電壓表或轉速表，來顯示變頻器在運行時輸出的電壓或轉速，但無論哪種情況，都應注意：PLC一側的輸入阻抗的大小要保證電路中電壓和電流不超過電路的允許值，以保證系統的可靠性和減少誤差。
另外，在使用PLC進行順序控制時，由于進行數據處理需要時間，以及程序編寫時排列的順序不同和指令的使用不同等都會導致系統在運行時存在一定的時間延遲，故在較精確的控制時應予以考慮以上因素。
因為變頻器在運行中會產生較強的電磁干擾，為保證PLC不因為變頻器主電路斷路器及開關器件等產生的噪音而出現故障，故將變頻器與PLC相連接時應該注意以下幾點：
（1）對PLC本身應按規定的接線標準和接地條件進行接地，而且應注意避免和變頻器使用共同的接地線，且在接地時使二者盡可能分開。
（2）當電源條件不太好時，應在PLC的電源模塊及輸入/輸出模塊的電源線上接入噪音濾波器、電抗器和能降低噪音用的器件等，另外，若有必要，在變頻器輸入一側也應采取相應的措施。
（3）當把變頻器和PLC安裝于同一操作柜中時，應盡可能使與變頻器有關的電線和與PLC有關的電線分開。
（4）通過使用屏蔽線和雙絞線達到提高噪音干擾的水平。
3.結束語
PLC和變頻器連接應用時，由于二者涉及到用弱電控制強電，因此，應該注意連接時出現的干擾，避免由于干擾造成變頻器的誤動作，或者由于連接不當導致PLC或變頻器的損壞。
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