Het gecombineerde gebruik van frequentieregelaars (VFD's) en programmeerbare logische controllers (PLC's) is zeer gebruikelijk in industriële automatiseringssystemen. Er zijn verschillende methoden om ze met elkaar te verbinden en te communiceren. Hieronder staan enkele primaire methoden voor gecombineerd gebruik:
I. Verbindingsmethoden
1. Analoge uitgangsbesturing
● De PLC levert via de analoge uitgangsmodule een spanningssignaal van 0–5 V of een stroomsignaal van 4–20 mA aan de VFD. Dit dient als de analoge ingang van de VFD en regelt daarmee de uitgangsfrequentie.
● Voordelen: eenvoudige bedrading, soepele en continue snelheidscurve, stabiele werking en eenvoudige PLC-programmering.
● Nadelen: Vereist impedantie-matching tussen de PLC-uitgangsmodule en de VFD-ingang; relatief hoge kosten; Maatregelen voor spanningsverdeling zijn nodig om tegemoet te komen aan het spanningssignaalbereik van de PLC; lange besturingskabels kunnen een spanningsval veroorzaken, waardoor de systeemstabiliteit wordt aangetast.
2. Digitale uitgangscontrole
● De digitale uitgangen van de PLC kunnen rechtstreeks worden aangesloten op de digitale ingangen van de VFD om besturingsfuncties te implementeren, zoals starten/stoppen, vooruit/achteruit, joggen, snelheid en acceleratie-/deceleratietiming.
● Voordelen: Eenvoudige bedrading en sterke storingsbestendigheid.
● Nadelen: Ondersteunt alleen getrapte snelheidsregeling; relaiscontactverbindingen vereisen aandacht voor mogelijke verkeerde bediening door slecht contact; transistorverbindingen vereisen overweging van spanning en stroomcapaciteit.
3. RS-485-communicatie-interfaceverbinding
● Maakt gebruik van de seriële RS-485-interface op zowel de PLC als de VFD (sommige VFD's bieden ook RS-232-interfaces) voor communicatie via een tweedraadsverbinding.
● Voordelen: Eenvoudige hardware, lagere kosten, kan meerdere omvormers besturen (bijvoorbeeld maximaal 30 eenheden) en kan de doelomvormer nauwkeurig lokaliseren voor communicatie via adres- of broadcastberichten.
● Opmerking: Er moet rekening worden gehouden met de compatibiliteit van het communicatieprotocol. Als de PLC en de omvormer hetzelfde protocol delen, maakt directe bedrading het lezen/schrijven van omvormerregisters mogelijk. Als ze verschillen, moeten PLC-programma's worden geschreven om het communicatieformaat van de VFD te verwerken.
II. Communicatiemethoden
Naast de communicatiemethoden die in de bovenstaande verbindingstypen worden genoemd, bestaan er de volgende algemene communicatiemethoden:
1. Modbus-RTU-communicatiecontrole: Sommige VFD's ondersteunen het Modbus-RTU-protocol, dat met PLC's communiceert via RS-485-terminals. Deze methode vereenvoudigt de PLC-programmering in vergelijking met de protocolvrije RS-485-aanpak.
2. Veldbusbesturing: PLC's maken verbinding met VFD's via veldbussen (bijv. CC-Link, Profibus DP, DeviceNet) voor hoge-snelheid, lange- afstanden en efficiënte communicatie. Deze methode biedt snelheid, een groter bereik en een stabiele werking, maar brengt hogere kosten met zich mee.
3. Uitgebreide geheugencontrole: Deze methode is geschikt voor systemen met niet meer dan 8 omvormers en maakt gebruik van uitgebreid geheugen voor controle. Het is goedkoop-, gemakkelijk te leren en te gebruiken, maar heeft een beperkt toepassingsbereik.
III. Overwegingen bij praktische toepassingen
In praktische toepassingen vereist de keuze van de verbindings- en communicatiemethode een uitgebreide afweging van specifieke toepassingsscenario's, controlevereisten en kostenbudgetten. Bijvoorbeeld: - Analoge uitgangsregeling is geschikt voor toepassingen die soepele snelheidsregeling en hoge besturingsprecisie vereisen.. - Digitale uitgangsregeling is geschikt voor scenario's met relatief eenvoudige besturingsvereisten en kostenbeperkingen.. - RS-485-communicatie-interfaces of veldbusbesturing zijn ideaal voor het verbinden van meerdere omvormers over langere afstanden.
Samenvattend zijn de integratiemethoden tussen VFD's en PLC's divers. Ingenieurs moeten de juiste verbindings- en communicatiemethoden selecteren op basis van de werkelijke vereisten om een stabiele en efficiënte werking van industriële automatiseringssystemen te garanderen.