臺達變頻器內置PLC功能應用原理

摘 要：本文討論變頻器的劃時代產品——PLC嵌入型變頻器。通過介紹臺達VFD-E系列變頻器，展示變頻器前沿技術發展。
關 鍵 詞：變頻器內置PLC 嵌入 集成
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。

圖1 臺達VFD-E系列變頻器
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。

6 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。