但是PLC的涵蓋范圍又比變頻器大，還可以用來控制更多的東西，應(yīng)用領(lǐng)域更廣，性能更強大，當然PLC的控制精度也更大。變頻器無法進行編程，改變電源的頻率、電壓等參數(shù)，它的輸出頻率可以設(shè)為固定值，也可以由PLC動態(tài)控制。

　　PLC是可以編程序的，用來控制電氣元件或完成功能、通信等任務(wù)。

　　PLC與變頻器之間通信需要遵循通用的串行接口協(xié)議(USS)，按照串行總線的主從通信原理來確定訪問的方法。總線上可以連接一個主站和最多31個從站，主站根據(jù)通信報文中的地址字符來選擇要傳輸數(shù)據(jù)的從站，在主站沒有要求它進行通信時，從站本身不能首先發(fā)送數(shù)據(jù)，各個從站之間也不能直接進行信息的傳輸。

　　PLC基本結(jié)構(gòu)圖

　　PLC可編程控制器的存儲器可以分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器及工作數(shù)據(jù)存儲器等三種。

　　1、系統(tǒng)程序存儲器

　　系統(tǒng)程序存儲器用來存放由可編程控制器生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了PLC的性能。

　　其內(nèi)容主要包括三部分：第一部分為系統(tǒng)管理程序，它主要控制可編程控制器的運行，使整個可編程控制器按部就班地工作，第二部分為用戶指令解釋程序，通過用戶指令解釋程序，將可編程控制器的編程語言變?yōu)闄C器語言指令，再由CPU執(zhí)行這些指令;第三部分為標準程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用程序。

　　2、用戶程序存儲器

　　根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)，用規(guī)定的可編程控制器編程語言編寫的各種用戶程序。

　　目前較先進的可編程控制器采用可隨時讀寫的快閃存儲器作為用戶程序存儲器，快閃存儲器不需后備電池，斷電時數(shù)據(jù)也不會丟失。

　　3、工作數(shù)據(jù)存儲器

　　工作數(shù)據(jù)存儲器用來存儲工作數(shù)據(jù)，即用戶程序中使用的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)等。在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。其中元件映像寄存器用來存儲開關(guān)量、輸出狀態(tài)以及定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部器件的ON/OFF狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它存儲用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值及A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量和數(shù)字運算的結(jié)果等。

　　變頻器基本結(jié)構(gòu)圖

　　變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。

　　PLC與變頻器一般有三種連接方法

　?、倮肞LC的模擬量輸出模塊控制變頻器PLC的模擬量輸出模塊輸出0～5V電壓信號或4～20mA電流信號，作為變頻器的模擬量輸入信號，控制變頻器的輸出頻率。這種控制方式接線簡單，但需要選擇與變頻器輸入阻抗匹配的PLC輸出模塊，且PLC的模擬量輸出模塊價格較為昂貴，此外還需采取分壓措施使變頻器適應(yīng)PLC的電壓信號范圍，在連接時注意將布線分開，保證主電路一側(cè)的噪聲不傳至控制電路。

　?、诶肞LC的開關(guān)量輸出控制變頻器。PLC的開關(guān)輸出量一般可以與變頻器的開關(guān)量輸入端直接相連。這種控制方式的接線簡單，抗干擾能力強。利用PLC的開關(guān)量輸出可以控制變頻器的啟動/停止、正/反轉(zhuǎn)、點動、轉(zhuǎn)速和加減時間等，能實現(xiàn)較為復雜的控制要求，但只能有級調(diào)速。

　　使用繼電器觸點進行連接時，有時存在因接觸不良而誤操作現(xiàn)象。使用晶體管進行連接時，則需要考慮晶體管自身的電壓、電流容量等因素，保證系統(tǒng)的可靠性。另外，在設(shè)計變頻器的輸入信號電路時，還應(yīng)該注意到輸入信號電路連接不當，有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，繼電器開閉時，產(chǎn)生的浪涌電流帶來的噪聲有可能引起變頻器的誤動作，應(yīng)盡量避免。

　?、跴LC與RS-485通信接口的連接。所有的標準西門子變頻器都有一個RS-485串行接口(有的也提供RS-232接口)，采用雙線連接，其設(shè)計標準適用于工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用對象。單一的RS-485鏈路最多可以連接30臺變頻器，而且根據(jù)各變頻器的地址或采用廣播信息，都可以找到需要通信的變頻器。鏈路中需要有一個主控制器(主站)，而各個變頻器則是從屬的控制對象(從站)。

　　PLC的變頻器控制電機正反轉(zhuǎn)接線圖

　　1.按接線圖將線連好后，啟動電源，準備設(shè)置變頻器各參數(shù)。

　　2.按“MODE”鍵進入?yún)?shù)設(shè)置模式，將Pr.79設(shè)置為“2”：外部操作模式，啟動信號由外部端子(STF、STR)輸入，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)由外部端子(2、5之間、4、5之間、多端速)輸入。

　　3.連續(xù)按“MODE”按鈕，退出參數(shù)設(shè)置模式。

　　4.按下正轉(zhuǎn)按鈕，電動機正轉(zhuǎn)啟動運行。

　　5.按下停止按鈕，電動機停止。

　　6.按下反轉(zhuǎn)按鈕，電動機反轉(zhuǎn)啟動運行。

　　7.按下停止按鈕，電動機停止。

　　8. 若在電動正轉(zhuǎn)時按下反轉(zhuǎn)按鈕，電動機先停止后反轉(zhuǎn);反之，若在電動機反轉(zhuǎn)時按下正轉(zhuǎn)按鈕，電動機先停止后正轉(zhuǎn)。

　　PLC和變頻器通訊方式

　　1、PLC的開關(guān)量信號控制變頻器

　　PLC(MR型或MT型)的輸出點、COM點直接與變頻器的STF(正轉(zhuǎn)啟動)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、輸入端SG等端口分別相連。PLC可以通過程序控制變頻器的啟動、停止、復位;也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合實現(xiàn)多段速度運行。但是，因為它是采用開關(guān)量來實施控制的，其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線，也無法實現(xiàn)精細的速度調(diào)節(jié)。

　　2、PLC的模擬量信號控制變頻器

　　硬件：FX1N型、FX2N型PLC主機，配置1路簡易型的FX1N-1DA-BD擴展模擬量輸出板;或模擬量輸入輸出混合模塊FX0N-3A;或兩路輸出的FX2N-2DA;或四路輸出的FX2N-4DA模塊等。優(yōu)點：PLC程序編制簡單方便，調(diào)速曲線平滑連續(xù)、工作穩(wěn)定。

　　缺點：在大規(guī)模生產(chǎn)線中，控制電纜較長，尤其是DA模塊采用電壓信號輸出時，線路有較大的電壓降，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　3、 PLC采用RS-485通訊方法控制變頻器

　　這是使用得最為普遍的一種方法，PLC采用RS串行通訊指令編程。優(yōu)點：硬件簡單、造價最低，可控制32臺變頻器。缺點：編程工作量較大。

　　4、 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通訊方法控制變頻器

　　三菱新型F700系列變頻器使用RS-485端子利用Modbus-RTU協(xié)議與PLC進行通訊。優(yōu)點：Modbus通訊方式的PLC編程比RS-485無協(xié)議方式要簡單便捷。缺點：PLC編程工作量仍然較大。

　　5、 PLC采用現(xiàn)場總線方式控制變頻器

　　三菱變頻器可內(nèi)置各種類型的通訊選件，如用于CC-Link現(xiàn)場總線的FR-A5NC選件;用于Profibus DP現(xiàn)場總線的FR-A5AP(A)選件;用于DeviceNet現(xiàn)場總線的FR-A5ND選件等等。三菱FX系列PLC有對應(yīng)的通訊接口模塊與之對接。

　　優(yōu)點：速度快、距離遠、效率高、工作穩(wěn)定、編程簡單、可連接變頻器數(shù)量多。缺點：造價較高。

　　6、采用擴展存儲器

　　優(yōu)點：造價低廉、易學易用、性能可靠 缺點：只能用于不多于8臺變頻器的系統(tǒng)。

　　PLC和變頻器通訊接線圖

　　三菱PLC控制臺達變頻器案例分析

　　在不外接控制器(如PLC)的情況下，直接操作變頻器有三種方式：

　　①操作面板上的按鍵;

　?、诓僮鹘泳€端子連接的部件(如按鈕和電位器);

　　③復合操作(如操作面板設(shè)置頻率，操作接線端子連接的按鈕進行啟/?？刂?。為了操作方便和充分利用變頻器，也可以采用PLC來控制變頻器。

　　PLC控制變頻器有三種基本方式：

　　①以開關(guān)量方式控制;

　?、谝阅M量方式控制;

　?、垡訰S485通信方式控制。

　　PLC以開關(guān)量方式控制變頻器的硬件連接

　　變頻器有很多開關(guān)量端子，如正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和多檔轉(zhuǎn)速控制端子等，不使用PLC時，只要給這些端子接上開關(guān)就能對變頻器進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和多檔轉(zhuǎn)速控制。當使用PLC控制變頻器時，若PLC是以開關(guān)量方式對變頻進行控制，需要將PLC的開關(guān)量輸出端子與變頻器的開關(guān)量輸入端子連接起來，為了檢測變頻器某些狀態(tài)，同時可以將變頻器的開關(guān)量輸出端子與PLC的開關(guān)量輸入端子連接起來。

　　PLC以開關(guān)量方式控制變頻器的硬件連接如下圖所示。當PLC內(nèi)部程序運行使Y001端子內(nèi)部硬觸點閉合時，相當于變頻器的STF端子外部開關(guān)閉合，STF端子輸入為ON，變頻器啟動電動機正轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)10、2、5端子所接電位器可以改變端子2的輸入電壓，從而改變變頻器輸出電源的頻率，進而改變電動機的轉(zhuǎn)速。如果變頻器內(nèi)部出現(xiàn)異常時，A、C端子之間的內(nèi)部觸點閉合，相當于PLC的X001端子外部開關(guān)閉合，X001端子輸入為ON。

　　PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接

　　變頻器有一些電壓和電流模擬量輸入端子，改變這些端子的電壓或電流輸入值可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，如果將這些端子與PLC的模擬量輸出端子連接，就可以利用PLC控制變頻器來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。模擬量是一種連續(xù)變化的量，利用模擬量控制功能可以使電動機的轉(zhuǎn)速連續(xù)變化(無級變速)。

　　PLC以模擬量方式控制變頻器的硬件連接如下圖所示，由于三菱FX2N-32MR型PLC無模擬量輸出功能，需要給它連接模擬量輸出模塊(如FX2N-4DA)，再將模擬量輸出模塊的輸出端子與變頻器的模擬量輸入端子連接。當變頻器的STF端子外部開關(guān)閉合時，該端子輸入為ON，變頻器啟動電動機正轉(zhuǎn)，PLC內(nèi)部程序運行時產(chǎn)生的數(shù)字量數(shù)據(jù)通過連接電纜送到模擬量輸出模塊(DA模塊)，由其轉(zhuǎn)換成0～5V或0～10V范圍內(nèi)的電壓(模擬量)送到變頻器2、5端子，控制變頻器輸出電源的頻率，進而控制電動機的轉(zhuǎn)速，如果DA模塊輸出到變頻器2、5端子的電壓發(fā)生變化，變頻器輸出電源頻率也會變化，電動機轉(zhuǎn)速就會變化。

　　PLC在以模擬量方式控制變頻器的模擬量輸入端子時，也可同時用開關(guān)量方式控制變頻器的開關(guān)量輸入端子。

　　PLC以RS485通信方式控制變頻器的硬件連接

　　PLC以開關(guān)量方式控制變頻器時，需要占用較多的輸出端子去連接變頻器相應(yīng)功能的輸入端子，才能對變頻器進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止等控制;PLC以模擬量方式控制變頻器時，需要使用DA模塊才能對變頻器進行頻率調(diào)速控制。如果PLC以RS485通信方式控制變頻器，只需一根RS485通信電纜(內(nèi)含5根芯線)，直接將各種控制和調(diào)頻命令送給變頻器，變頻器根據(jù)PLC通過RS485通信電纜送來的指令就能執(zhí)行相應(yīng)的功能控制。

　　RS485通信是目前工業(yè)控制廣泛采用的一種通信方式，具有較強的抗干擾能力，其通信距離可達幾十米至上千米。采用RS485通信不但可以將兩臺設(shè)備連接起來進行通信，還可以將多臺設(shè)備(最多可并聯(lián)32臺設(shè)備)連接起來構(gòu)成分布式系統(tǒng)，進行相互通信。

　　1.變頻器的RS485通信口

　　三菱FR500系列變頻器有一個用于連接操作面板的PU口，該接口可用作RS485通信口，在使用RS485方式與其他設(shè)備通信時，需要將操作面板插頭(RJ45插頭)從PU口拔出，再將RS485通信電纜的一端插入PU口，通信電纜另一端連接PLC或其他設(shè)備。三菱FR500系列變頻器PU口外形及各引腳功能說明如下圖所示。

　　三菱FR500系列變頻器只有一個RS485通信口(PU口)，面板操作和RS485通信不能同時進行，而三菱FR700系列變頻器除了有一個PU接口外，還單獨配備了一個RS485通信口(接線排)，專用于進行RS485通信。三菱FR700系列變頻器RS485通信口外形及各功能說明如下圖所示，通信口的每個功能端子都有2個，一個接上一臺RS485通信設(shè)備，另一個端子接下一臺RS485通信設(shè)備，若無下一臺設(shè)備，應(yīng)將終端電阻開關(guān)撥至“100Ω”側(cè)。

　　2.PLC的RS485通信口

　　三菱FX PLC一般不帶RS485通信口，如果要與變頻器進行RS485通信，須給PLC安裝FX2N-485BD通信板。485BD通信板的外形和端子如下圖(a)所示，通信板的安裝方法如下圖(b)所示。

　　(a)外形

　　(b)安裝方法

　　3.變頻器與PLC的RS485通信連接

　　(1)單臺變頻器與PLC的RS485通信連接

　　單臺變頻器與PLC的RS485通信連接如下圖所示，兩者在連接時，一臺設(shè)備的發(fā)送端子(+-)應(yīng)分別與另一臺設(shè)備的接收端子(+-)連接，接收端子(+-)應(yīng)分別與另一臺設(shè)備的發(fā)送端子(+-)連接。

　　(2)多臺變頻器與PLC的RS485通信連接

　　多臺變頻器與PLC的RS485通信連接如下圖所示，它可以實現(xiàn)一臺PLC控制多臺變頻器的運行。

　　PLC控制變頻器驅(qū)動電動機正反轉(zhuǎn)的電路、程序及參數(shù)設(shè)置

　　1.PLC與變頻器的硬件連接線路圖

　　PLC以開關(guān)量方式控制變頻器驅(qū)動電動機正反轉(zhuǎn)的線路圖如下圖所示。

　　2.變頻器的參數(shù)設(shè)置

　　在使用PLC控制變頻器時，需要對變頻器進行有關(guān)參數(shù)設(shè)置，具體見下表。

　　3.編寫PLC控制程序

　　變頻器有關(guān)參數(shù)設(shè)置好后，還要用編程軟件編寫相應(yīng)的PLC控制程序并下載給PLC。PLC控制變頻器驅(qū)動電動機正反轉(zhuǎn)的PLC程序如下圖所示。

　　PLC控制變頻器驅(qū)動電動機多檔轉(zhuǎn)速運行的電路、程序及參數(shù)設(shè)置

　　變頻器可以連續(xù)調(diào)速，也可以分檔調(diào)速，F(xiàn)R-500系列變頻器有RH(高速)、RM(中速)和RL(低速)三個控制端子，通過這三個端子的組合輸入，可以實現(xiàn)7檔轉(zhuǎn)速控制。如果將PLC的輸出端子與變頻器這些端子連接，就可以用PLC控制變頻器來驅(qū)動電動機多檔轉(zhuǎn)速運行。

　　1.PLC與變頻器的硬件連接線路圖

　　PLC以開關(guān)量方式控制變頻器驅(qū)動電動機多檔轉(zhuǎn)速運行的線路圖如下圖所示。

　　2.編寫PLC控制程序

　　PLC以開關(guān)量方式控制變頻器驅(qū)動電動機多檔轉(zhuǎn)速運行的PLC程序如下圖。