變頻器內置PLC功能應用原理

　　1 引言

　　在絕大多數變頻器調速工程應用領域，都需要外圍輔助機電聯控系統實現變頻器的自動化運行。外圍機電聯控系統隨著調速對象的不同要求千變萬化，有時可以是相當的復雜，例如最常見的機電一體化運動系統，所以工程上變頻器經常與PLC集成聯控運行。臺達VFD-E(圖1)系列變頻器在內部集成嵌入可編程控制器。VFD-E為機電一體化等復雜調速系統開創精簡型整體解決方案時代。

　　2 VFD-E變頻器內置PLC簡介

　　PLC逐行掃描標準運行方式。

　　豐富的編程語言：指令語句;梯形圖;SFC。

　　豐富的指令語句：45個指令種類，包括28個基本指令，17個應用指令。

　　350步長程序容量。

　　uS級基本指令的處理速度。

　　結束再生的輸入/輸出控制方式(當執行END指令時輸入輸出有立即刷新指令)。

　　8點基本I/O配置：6個輸入點(X),2個輸出點(Y)。

　　I/O模塊擴展功能：通過I/O卡可以配置9個輸入點，4個輸出點。

　　通用輔助繼電器M：160點。(M0-M159,特殊用繼電器共32點M1000-M1031)

　　定時器：16只。T0～T15(100ms)。

　　計數器：8個16位(C0～C7);1個32(C235)。

　　通用內部寄存器D：30點(D0～D29)

　　特殊寄存器D：45點。(D1000~D1044)。主要作為存放系統狀態、錯誤信息、監控。

　　通過RS485編程。

　　3 VFD-E變頻器的PLC程序執行方式

　　PLC程序的上傳和下載通過PLC2編程頁面執行。首先按MODE鍵到“PLC0”頁面，然后按上 鍵切換到“PLC2”，接著按下“ENTER”,成功會顯示“END”,然后會跳回“PLC2”.在沒有下載程序到變頻器里面之前，如果出現警告可以不理會。注意在上傳和下 載程序前變頻器是在停止狀態下。

　　執行VFD-E變頻器內部PLC程序有三種方式：

　　第一種方式：在PLC1編程頁面下，自動執行PLC程序;

　　第二種方式：在PLC2編程頁面下，經過WPL由通訊監控PLC程序運行(執行/停止);

　　第三種方式：端子運行方式。當為外部多功能輸入端子(MI3-MI9)設定為“RUN/STOP PLC(99)”后，端子接點導通(close)時，在PLC頁面會顯示PLC1,執行PLC程序。端子接點斷路(open)時PLC頁面會顯示PLC0,停止PLC程序。

　　4 內置PLC的特殊功能裝置配置說明

　　限于篇幅，本文中只是把常用的特殊繼電器和寄存器等說明一下，詳細的可以見到中達電通股份有限公司的網站上下載VFD-E系列的說明書。

　　4.1特殊繼電器說明

　　M1000 運轉監視常開接點(a接點)。RUN中常時On，a接點。RUN的狀態下，此接點On

　　M1001運轉監視常閉接點(b接點)。RUN中常時Off，b接點。RUN的狀態下，此接點Off

　　M1005變頻器故障指示

　　M1006輸出頻率為零

　　M1007變頻器運轉方向FWD(0)/REV(1)

　　M1025變頻器RUN(ON)/STOP(OFF)

　　M1026變頻器運轉方向FWD(OFF)/REV(ON)

　　M1028高速計數功能開啟(ON)/關閉(OFF)

　　4.2特殊寄存器功能說明

　　D1025高速計數器現在值(低位)

　　D1025高速計數器現在值(高位)

　　4.3變頻器特殊指令

　　1 DHSCS高速計數功能說明：

　　DHSCS S1 S2 S3(S1:比較值 ; S2:高速計數器編號;S3:比較結果。)

　　高速脈沖計數功能需要借助PG卡來實現外部脈沖輸入。

　　由設置DHSCS指令所需要的目標值，并且把M1028(特殊功能繼電器，功能是變頻器高速計數功能開啟ON/OFF)打開，將自動進行計數。如果要清除計數器的數值，需要將M1029(特殊功能繼電器，功能是清除高速計數值)設置為ON。

　　高速計數器有3種運動控制模式，可以通過特殊寄存器D1044來設定。

　　第一種模式是“A-B 相脈沖”的模式。使用可以通過輸入A相和B相的脈沖來做計數器的輸入， 需要和GND連接。

　　第二種模式是“脈沖+符號”的模式。使用者可以利用脈沖的輸入以及通過符號來做上數或著下數。定義A相來做脈沖，B相來做符號， 需要和GND短接。

　　第三種模式是“脈沖+標志位”模式。在計數方式中，可以通過標志位M1030來判斷上數或下數，所以使用者知需要連接A相就可以了， 需要和GND短接。

　　2 FPID變頻器PID控制。

　　FPID S1 S2 S3 S4

　　其中： S1:PID參考目標的輸入端子選擇(0～4);

　　S2:PID比例增益P(0~100);

　　S3:PID積分時間I(0～10000);

　　S4:PID微分時間D(0～10000)。

　　3 FREQ變頻器運轉控制。

　　FREQ S1 S2 S3

　　其中：S1:設定頻率;S2:加速時間;S3:減速時間。

　　例如：FREQ K5000 K200 K100

　　則：設定目標頻率為50HZ,加速時間是20S,減速時間是10S

　　4 RPR變頻器參數讀取。

　　RPR S1 S2

　　其中：S1:參數字地址;S2：把讀取的參數保存到S2中。

　　5 WPR變頻器參數寫入。

　　WPR S1 S2

　　其中：S2為參數的地址, 把參數數值S1寫到參數S2中。

　　5 VFD-E變頻器內置PLC程序運行舉例

　　5.1變頻器轉速程控源程序案例

　　5.2變頻器轉速程控案例運行結果

　　6 VFD-E變頻器的功能特色

　　6.1內建的PLC功能

　　內建的PLC功能可以取代小型的單片機控制器、計數器以及定時器等，從而大幅度降低了系統成本。非常適用功能簡單、價格敏感的機械加工行業。

　　6.2多樣化現場總線通訊模塊

　　多樣化現場總線通訊模塊非常適合系統整合應用、立體停車設備、以及遠程監控的應用。

　　6.3緊湊靈活安裝

　　VFD-E采用了歐式設計，既可以并排安裝又可以加掛導軌背板，加上其小巧型可以大幅度縮小了安裝空間。

　　6.4直流母線并聯供電

　　VFD-E可以做直流母線并聯供電，有效的相互吸收回饋能量，分散剎車電阻負擔。并且多臺使用同一個剎車模塊，大大的降低了系統成本。

　　6.5國際標準EMC電磁兼容

　　濾波器內建(230V 1phase and 460V 3phase)符合CE/UL標準，完全符合中國出口的市場需要。

　　6.6 選購配件

　　方便靈活的各種選購配件，例如I/O卡，A/D,D/A模塊，數字操作器，PG卡，通訊模塊等，用戶都可以根據系統的需要來合理的配置，讓系統達到最佳的性價比。

　　7 結束語

　　VFD-E系列PLC嵌入型變頻器為臺達變頻器機種系列的最新產品，在產品功能、性能與控制技術上都保留了現有產品的優點。PLC嵌入型變頻器將大大的提高了產品的性價比。VFD-E系列有利于開拓全新市場和補充現有市場。VFD-E系列變頻器的應用領域將十分廣泛，包括食品加工、風扇水泵、造紙紡織機械、機床/金屬加工機械、輸送機與搬運機械及木工機械等。

　　PLC嵌入型變頻器是變頻器技術進步的劃時代產品，具有非常廣闊的應用前景。