PLC控制变频器变频输出的实现方法

摘要：针对Siemens MM420变频器数字量输入和模拟量输入的两种方式分别给出了利用PLC控制变频器变频输出的实现方案。模拟量输入采用频率值由人机界面(HMI)输入、PLC控制模拟量输出的方式，便利了操作人员在控制室与工业现场的联系。

关键字：变频器 PLC MCGS

中图分类号：TM571

The Converter’s Frequency Control method in PLC System

ZHANG Zhi-rong

（Rizhao Polytechnic，Rizhao 276826,China）

Abstract: For the digital and analog input of the MM420 converter, gives the frequency control method when the PLC is used. The converter’s analog input use the frequency which is get-in from the HMI and PLC gives the analog output, so it’s more convenient for the operator to control the industrial field in the control room.

Keywords: converter PLC MCGS

0引言

随着工业自动化程度不断提高，PLC技术和变频器技术正广泛应用于工业控制的各个领域。利用变频器构成自动控制系统时，往往采用PLC和变频器配合使用。利用PLC为变频器提供控制信号并选择变频器的输出频率。

本文以Micro Master420（MM420）变频器为例，结合S7-200-224XP PLC和MCGS触摸屏给出利用PLC控制变频器变频输出的方案。

1PLC控制数字量输入调频

图1-1[1]为变频器数字量输入端方框图，端子5~7为变频器的三个数字量输入端口DIN1~DIN3。

图1-1 变频器数字量输入端方框图

PLC与变频器数字量输入端接线如图1-2。通过在PLC程序中控制Q0.0的线圈通断电，就可以控制DIN1的通断，从而选择某一频率启动。

图1-2 PLC与变频器数字量输入接线图该频率需要事先在变频器中设定，主要参数为：

P0700 选择命令源

P1000 频率设定值的选择

P0701 数字输入 1 的功能

P1001 固定频率1，有三种选择固定频率的方法：

1)直接选择（P0701-P0703 = 15）

在直接选择的模式下，一个数字输入会与一个固定频率相对应。当多个固定频率输入同时起作用时，则选定的频率为这几个固定频率的和。

例如： FF1 + FF2 + FF3

2)直接选择+ON命令（P0701-P0703 = 16）

选择固定频率时，可以把选定的固定频率与ON 命令合在一起。固定频率+ON 命令操作方式下，个数字输入会与一个固定频率相对应。当多个固定频率输入同时起作用时，则选定的频率为这几个固定频率的和。

例如： FF1 + FF2 + FF3

3)二进制编码的十进制数（BCD码）选择+ ON 命令（P0701-P0703 = 17）

通过这种方法固定频率的最大个数为7 个。各个固定频率的数值根据表1-1选择：

表1-1 频率选择表

例如：按照图1-2，设置参数值为：P0700=2(外部I/O端子排输入)，P1000=3(设定值为固定频率)，P0701=16(直接选择 + ON 命令)，P1001=30Hz；设置完成后，通过在PLC程序中控制Q0.0的线圈通电(DIN1开关闭合)，则变频器输出为30Hz。

需要变频器变频输出时，实现方法为：可将变频器的三个数字量端子都接到PLC的输出端子Q上，在程序中控制Q的线圈按要求通断电来选择变频器输出不同频率。

例如，设置P0701~ P0703=16，若PLC程序输出控制DIN1、DIN2闭合，DIN3断开，则输出频率为P1001、P1002设置频率值之和。若PLC程序输出控制DIN1~DIN3都闭合，则输出频率为P1001~P1003里设置频率值之和。也可以设置P0701~P0703=17，则DIN1~DIN3的不同BCD组合最多可选择7个固定频率。

2模拟量输入变频调速

图2-1[1]为变频器模拟量输入端的方框图，端子3、4为变频器的模拟量输入端口，输入电压：0-10V，输入电流：0-20mA(通过外接500欧电阻的方式获得0-10V电压)。

图2-1 变频器模拟量输入端方框图

首先要在变频器中设置允许模拟量输入，主要参数为

P0700=2 外部I/O端子排输入

P1000=2 设定值为模拟设定值

3PLC控制模拟量输入调频

工业触摸屏被广泛应用于工业自动化生产过程中来方便操作人员在控制室直接控制工业过程。

PLC控制模拟量输入调频中，变频器的频率设定值由人机界面(HMI) 指定，HMI选用MCGS的TPC7062KS人机界为例介绍。该频率设定值是操作人员输入的一个随机数，需要由PLC 通过D/A 变换方式向变频器输入模拟量的频率指令，以实现电机速度连续调整。S7-224 XP集成2 路模拟量输入，1 路模拟量输出，信号格式有电压、电流两种[3]。电压信号范围0-10V，电流信号0-20mA， 在PLC 中对应的数字量满量程都是0-32000。这里采用电压信号。有两个RS-485通信口，可满足D/A变换的编程要求。

HMI界面设置如图3-1，设置输入框数据为0-50，无小数点，单位Hz，对应数据对象名称为：频率。运行后，点击输入框即弹出输入数据框，输入确认即可。在设备窗口中设置如图3-2，在设备编辑窗口中设置如图3-3，连接变量频率到通道VW1002。

图3-1 界面设置

图3-2 设备窗口设置

变频器与CPU 224XPCN接线图见图3-4。

图3-4 PLC与变频器模拟量输入接线图

变频器频率和PLC 模拟量输出电压成正比关系，模拟量输出是数字量经D/A 转换器转换而来，模拟量和数字量也成正比关系，因此频率和数字量是成正比关系，如图3-5。

图3-5 频率与数字量关系曲线

因此只要把触摸屏给定频率×640 作为PLC模拟输出即可。处理程序[2]见图3-6。

图3-6 模拟量处理程序

4结束语

PLC控制变频器调速在现代工业自动化生产中将占据重要的位置，本文介绍的变频器变频输出PLC控制方法具有广泛的应用价值。

参考文献

[1]MICROMASTER 420通用型变频器使用大全

[2]SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册

[3]《西门子 S7-200・LOGO!・SITOP 参考》V0.94版（更新版） 西门子（中国）有限公司工业业务领域工业自动化与驱动技术集团