Łączne zastosowanie napędów o zmiennej częstotliwości (VFD) i programowalnych sterowników logicznych (PLC) jest bardzo powszechne w systemach automatyki przemysłowej. Istnieją różne metody łączenia i komunikacji między nimi. Poniżej znajduje się kilka podstawowych metod ich łącznego zastosowania:
I. Metody połączenia
1. Sterowanie wyjściem analogowym
● Sterownik PLC dostarcza sygnał napięciowy 0–5 V lub sygnał prądowy 4–20 mA do przetwornicy częstotliwości za pośrednictwem analogowego modułu wyjściowego. Służy to jako wejście analogowe falownika VFD, kontrolując w ten sposób jego częstotliwość wyjściową.
● Zalety: Proste okablowanie, płynna i ciągła krzywa prędkości, stabilna praca i proste programowanie PLC.
● Wady: Wymaga dopasowania impedancji pomiędzy modułem wyjściowym PLC i wejściem VFD; stosunkowo wysoki koszt; potrzebne są środki podziału napięcia, aby dostosować się do zakresu sygnału napięciowego sterownika PLC; długie kable sterujące mogą powodować spadek napięcia, wpływając na stabilność systemu.
2. Sterowanie wyjściem cyfrowym
● Wyjścia cyfrowe sterownika PLC można bezpośrednio podłączyć do wejść cyfrowych przemiennika częstotliwości w celu realizacji funkcji sterujących, takich jak start/stop, do przodu/do tyłu, impulsowanie, prędkość i synchronizacja przyspieszania/zwalniania.
● Zalety: Proste okablowanie i duża odporność na zakłócenia.
● Wady: Obsługuje tylko stopniową regulację prędkości; połączenia styków przekaźnika wymagają zwrócenia uwagi na potencjalne nieprawidłowe działanie spowodowane słabym stykiem; połączenia tranzystorowe wymagają uwzględnienia napięcia i wydajności prądowej.
3. Podłączenie interfejsu komunikacyjnego RS-485
● Wykorzystuje interfejs szeregowy RS-485 zarówno w sterowniku PLC, jak i w napędzie VFD (niektóre napędy VFD oferują także interfejsy RS-232) do komunikacji poprzez połączenie dwuprzewodowe.
● Zalety: Prosty sprzęt, niższy koszt, możliwość sterowania wieloma falownikami (np. do 30 jednostek) i możliwość dokładnego zlokalizowania docelowego falownika w celu komunikacji za pomocą adresów lub komunikatów rozgłoszeniowych.
● Uwaga: Należy wziąć pod uwagę zgodność protokołu komunikacyjnego. Jeśli sterownik PLC i falownik korzystają z tego samego protokołu, bezpośrednie okablowanie umożliwia odczyt/zapis rejestrów falownika. Jeśli się różnią, programy PLC muszą zostać napisane tak, aby obsługiwały format komunikacji VFD.
II. Metody komunikacji
Oprócz metod komunikacji wymienionych w powyższych typach połączeń, istnieją następujące powszechne metody komunikacji:
1. Sterowanie komunikacją Modbus-RTU: niektóre napędy VFD obsługują protokół Modbus-RTU, komunikując się ze sterownikami PLC poprzez terminale RS-485. Ta metoda upraszcza programowanie PLC w porównaniu z podejściem RS-485 pozbawionym protokołu.
2. Sterowanie magistralą polową: sterowniki PLC łączą się z napędami VFD za pośrednictwem magistral polowych (np. CC-Link, Profibus DP, DeviceNet) w celu zapewnienia dużej-szybkości,-odległości i wydajnej komunikacji. Ta metoda zapewnia szybkość, większy zasięg i stabilną pracę, ale wiąże się z wyższymi kosztami.
3. Sterowanie rozszerzoną pamięcią: Ta metoda jest odpowiednia dla systemów z nie więcej niż 8 falownikami i wykorzystuje do sterowania rozszerzoną pamięć. Jest tani,-koszt łatwy do nauczenia i obsługi, ale ma ograniczony zakres zastosowań.
III. Rozważania w zastosowaniach praktycznych
W zastosowaniach praktycznych wybór metody połączenia i komunikacji wymaga wszechstronnego uwzględnienia scenariuszy konkretnych zastosowań, wymagań kontrolnych i budżetów kosztów. Na przykład: - Sterowanie wyjściem analogowym jest odpowiednie do zastosowań wymagających płynnej regulacji prędkości i wysokiej precyzji sterowania. - Sterowanie wyjściem cyfrowym jest odpowiednie w scenariuszach ze stosunkowo prostymi wymaganiami sterowania i ograniczeniami kosztowymi. - Interfejsy komunikacyjne RS-485 lub sterowanie magistralą polową idealnie nadają się do łączenia wielu falowników na duże odległości.
Podsumowując, metody integracji pomiędzy falownikami i sterownikami PLC są różnorodne. Inżynierowie powinni wybrać odpowiednie metody połączeń i komunikacji w oparciu o rzeczywiste wymagania, aby zapewnić stabilną i wydajną pracę systemów automatyki przemysłowej.