西门子变频器接线图 如何用PLC控制变频器？plc和变频器通讯接线图详解

plc和变频器都是包容关系。PLC和变频器都可以完成一些具体的指令来控制电机。PLC是程序输入执行硬件，变频器就是其中之一。但是PLC的覆盖面比变频器大，可以用来控制更多的东西。它的应用领域更广，性能更强，当然它的控制精度也更大。

变频器不能编程改变电源的频率、电压等参数，其输出频率可以设置为固定值，也可以由PLC动态控制。

Plc可编程控制电气元件或完成功能、通信和其他任务。

PLC与变频器的通信应遵循通用串行接口协议(USS)，接入方式应根据串行总线的主从通信原理确定。总线上可以连接一个主站和多达31个从站。主站根据通信消息中的地址字符选择从站发送数据。当主站不要求其通信时，从站本身不能先发送数据，从站也不能直接发送信息。

可编程控制器基本结构图

PLC的存储器可分为三种:系统程序存储器、用户程序存储器和工作数据存储器。

1.系统程序存储器

系统程序存储器用于存储可编程控制器厂商编写的系统程序，固化在ROM中，用户不能直接更改。系统程序的质量在很大程度上决定了PLC的性能，其内容主要包括三个部分:第一部分是系统管理程序，主要控制PLC的运行，使整个PLC逐步工作；第二部分是用户指令解释器，通过用户指令解释器将可编程控制器的编程语言转换成机器语言指令，然后由中央处理器执行这些指令；第三部分是标准程序模块和系统调用程序。

2.用户程序存储器

根据控制要求编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用于存储用户为特定控制任务用指定的可编程控制器编程语言编写的各种用户程序。目前，先进的可编程控制器使用可随时读写的闪存作为用户程序存储器。闪存不需要备用电池，电视数据不会丢失。

3.工作数据存储器

工作数据存储器用于存储工作数据，即开/关状态和用户程序中使用的数值数据。组件映射寄存器和数据表在工作数据区打开。其中，元件映射寄存器用于存储定时器、计数器、辅助继电器等内部器件的开关值、输出状态、开/关状态。数据表用于存储各种数据，存储用户程序执行时的一些可变参数值，A/D转换得到的数字量，数字运算结果等。

变频器基本结构图

逆变器是将工频(50Hz或60Hz)转换成各种频率的交流电源，实现电机变速运行的装置。控制电路控制主电路，整流电路将交流转换成DC，DC中间电路平滑整流电路的输出，逆变电路将DC转换成交流。对于一个变频器来说，比如矢量控制变频器，需要大量的运算，有时候需要一个CPU来进行转矩计算和一些相应的电路。

plc和变频器之间一般有三种连接方式

①利用PLC的模拟输出模块控制变频器PLC的模拟输出模块输出0 ~ 5 V电压信号或4 ~ 20 mA电流信号作为变频器的模拟输入信号，控制变频器的输出频率。这种控制方式接线简单，但需要选择与变频器输入阻抗匹配的PLC输出模块，PLC的模拟输出模块价格昂贵。此外，还需要采取分压措施，使变频器适应PLC的电压信号范围。连接时，注意分开接线，确保主电路一侧的噪声不会传递到控制电路。

②利用PLC的开关输出控制变频器。一般PLC的切换输出可以直接与变频器的切换输入相连。这种控制方式接线简单，抗干扰能力强。PLC的开关输出可以用来控制启停、正反转、点动、转速、加减时间等。，可以达到更复杂的控制要求，但只能分阶段调速。

使用继电器触点连接时，有时会因接触不良而导致误操作。当使用晶体管进行连接时，应考虑晶体管的电压和电流容量等因素，以确保系统的可靠性。此外，在设计变频器的输入信号电路时，也要注意输入信号电路的连接不当，有时可能会导致变频器误操作。例如，当输入信号电路中使用继电器等感性负载时，浪涌电流引起的噪声可能会导致变频器误操作，应尽可能避免。

③③PLC与RS-485通信接口的连接。所有标准西门子变频器都有一个RS-485串行接口(有的还提供RS-232接口)，采用双线连接，其设计标准适合工业环境中的应用对象。单个RS-485链路最多可以连接30个变频器，根据每个变频器的地址或使用广播信息，可以找到需要通信的变频器。链路中需要有一个主控制器(主站)，每个变频器都是一个从属控制对象(从站)。

可编程控制器变频器控制电机正反转接线图

1.根据接线图接线后，启动电源，准备设置变频器的参数。

2.按“模式”键进入参数设置模式，将Pr.79设置为“2”:外部操作模式。启动信号从外部端子输入(STF，STR)，速度调节从外部端子输入(2-5之间，4-5之间，多速)。

3.连续按下“模式”按钮，退出参数设置模式。

4.按下前进按钮，电机开始向前运行。

5.按停止按钮停止电机。

6.按下倒档按钮，电机开始反向运行。

7.按停止按钮停止电机。

8.如果电机正转时按下反转按钮，电机会先停后反转；相反，如果电机反转时按下正转按钮，电机先停止，然后正转。

plc和变频器接线图

Plc与变频器的通信方式

1.可编程控制器的开关信号控制变频器

PLC(MR型或MT型)的输出点和COM点直接与变频器的STF(正向启动)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、输入端SG等端口相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止和复位。它还可以控制变频器的高速、中速和低速端子的不同组合，实现多速运行。但由于受开关量控制，其调速曲线不是连续平滑的曲线，无法实现精细调速。

2.可编程控制器的模拟信号控制变频器

硬件:FX1N和FX2N PLC主机，配有简单的FX1N-1DA-BD扩展模拟输出板；或者模拟输入/输出混合模块FX0N-3A；；或者两个输出FX2N-2DA；；或者FX2N-4DA模块，四路输出。优点:PLC编程简便，调速曲线平滑连续，工作稳定。

缺点:在大型生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路压降较大，影响系统的稳定性和可靠性。

3.可编程控制器采用RS-485通讯方式控制变频器

这是应用最广泛的方法，PLC采用RS串行通信指令编程。优点:硬件简单，成本最低，可控制32个变频器。缺点:编程工作量大。

4.可编程控制器采用RS-485的Modbus-RTU通信方式控制变频器

三菱F700系列变频器采用RS-485终端，通过Modbus-RTU协议与PLC通信。优点:Modbus通讯模式的PLC编程比RS-485无协议模式更简单方便。缺点:PLC编程工作量还是比较大的。

5.可编程控制器利用现场总线控制变频器

三菱变频器可内置各种类型的通讯选项，如CC-Link现场总线的FR-A5NC选项。Profibus DP现场总线选项FR-A5AP(A)；DeviceNet现场总线的FR-A5ND选项等等。三菱FX系列PLC有相应的通讯接口模块与之连接。

优点:高速、长距离、高效率、运行稳定、编程简单、可连接变频器数量多。缺点:成本高。

6.使用扩展内存

优点:成本低，易学易用，性能可靠。缺点:只能用于变频器不超过8台的系统。

plc与变频器通信接线图

三菱可编程控制器控制台达到变频器的案例分析

无需外部控制器(如PLC)直接操作变频器有三种方式:

①操作面板上的按键；

②操作与端子连接的部件(如按钮和电位计)；

③复合操作(如在操作面板上设置频率，通过操作与终端连接的按钮进行启动/停止控制)。为了操作方便，充分利用变频器，也可以用PLC来控制变频器。

可编程控制器控制变频器有三种基本方式:

(1)进行开关控制；

②模拟模式控制；

③采用RS485通信方式控制。

可编程控制器以开关方式控制变频器的硬件连接

变频器有很多切换端子，如正转、反转、多速控制端子。当不使用PLC时，可以通过将开关连接到这些端子来控制变频器。用PLC控制变频器时，如果PLC以开关方式控制变频，则需要将PLC的开关输出端与变频器的开关输入端相连。为了检测变频器的某些状态，变频器的开关输出端可以同时与PLC的开关输入端相连。

开关模式下由PLC控制的变频器硬件连接如下图所示。当PLC内部程序使Y001端子内部硬接点闭合时，变频器STF端子外部开关闭合，STF端子输入为ON，变频器启动电机正转。调节连接到端子10、2和5的电位计可以改变端子2的输入电压，从而改变变频器输出功率的频率和电机的速度。变频器出现异常时，端子a和c之间的内部触点闭合，相当于PLC端子X001的外部开关闭合，端子X001的输入接通。

可编程控制器以模拟方式控制变频器的硬件连接

变频器有一些电压和电流模拟输入端子。改变这些端子的电压或电流输入值可以改变电机的速度。如果这些端子与PLC的模拟输出端子相连，可以用PLC控制变频器来调节电机的速度。模拟量是一个连续变化的量，利用模拟控制功能(无级变速)可以连续改变电机的速度。

模拟模式下PLC控制变频器的硬件连接如下图所示。由于三菱FX2N-32MR PLC没有模拟输出功能，所以需要连接一个模拟输出模块(如FX2N-4DA)，然后将模拟输出模块的输出端与变频器的模拟输入端相连。当变频器STF端子的外部开关闭合时，该端子的输入为ON，变频器启动电机正转。PLC内部程序运行时产生的数字数据通过连接电缆送到模拟输出模块(DA模块)，转换成0 ~ 5V或0 ~ 10V范围内的电压(模拟量)，送到变频器的2、5端，控制变频器输出电源的频率，进而控制电机的转速。如果数模转换器模块输出到变频器2和5端的电压发生变化，

PLC在模拟模式下控制变频器的模拟输入端时，也可以同时在开关模式下控制变频器的开关输入端。

可编程控制器以RS485通信方式控制变频器的硬件连接

PLC在切换模式下控制变频器时，需要占用更多的输出端子来连接变频器相应功能的输入端子，从而控制变频器的正转、反转和停止；当PLC以模拟方式控制变频器时，需要DA模块来控制变频器的频率速度。如果PLC以RS485通信方式控制变频器，只需要一根RS485通信电缆(包括五芯)就可以直接向变频器发送各种控制和调频命令，变频器可以根据PLC通过RS485通信电缆发送的指令进行相应的功能控制。

RS485通信目前广泛应用于工业控制中，抗干扰能力强，通信距离可达几十米至几千米。RS485通信不仅可以连接两台设备进行通信，还可以连接多台设备(最多32台设备并行)，形成分布式系统进行相互通信。

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1.变频器的RS485通信端口

三菱FR500系列变频器有一个PU口连接操作面板，可以作为RS485通讯口。当使用RS485与其他设备通信时，需要从PU端口拔出操作面板的插头(RJ45插头)，然后将RS485通信电缆的一端插入PU端口，并将通信电缆的另一端连接到PLC或其他设备。三菱FR500系列变频器PU口轮廓及各引脚功能描述如下图所示。

三菱FR500系列变频器只有一个RS485通讯口(PU口)，面板操作和RS485通讯不能同时进行。三菱FR700系列变频器除了一个PU口外，还配有一个RS485通讯口(接线板)，用于RS485通讯。三菱FR700系列变频器RS485通信端口的外观及各支路的功能描述如下图所示。通信端口的每个功能端子有两个端子，其中一个与一个RS485通信设备相连，另一个端子与下一个RS485通信设备相连。如果没有下一个设备，终端电阻开关应设置在“100ω”侧。

2.2的RS485通信端口。可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)

一般三菱FX PLC没有RS485通讯口。如果想用RS485和变频器通讯，需要为PLC安装FX2N-485BD通讯板。485BD通信板的外观和端子如下图(a)，通信板的安装方法如下图(b)。

(a)出庭

安装方法

3.变频器与可编程控制器之间的RS485通信连接

(1)单变频器与可编程控制器之间的RS485通信连接

单变频器与PLC之间的RS485通信连接如下图所示。当它们连接时，一个设备的发送端(+-)应该与另一个设备的接收端(+-)连接，接收端(+-)应该与另一个设备的发送端(+-)连接。

(2)多个变频器与可编程控制器之间的RS485通信连接

多个变频器与PLC之间的RS485通信连接如下图所示，可以实现一个PLC控制多个变频器的运行。

可编程控制器控制变频器驱动电机正反转的电路、程序和参数设置

1.1的硬件连接电路图。可编程控制器和变频器

通过开关量控制变频器驱动电机正反转的PLC电路图如下图所示。

2.变频器参数设置

使用PLC控制变频器时，需要设置变频器的相关参数，如下表所示。

参数名

参数号

设置值

加速时间

Pr.7

5s

减速时间

Pr.8

3s

加速和减速参考频率

Pr.20

50Hz

基础频率

Pr.3

50Hz

上限频率

Pr.1

50Hz

下限频率

Pr.2

0Hz

运转模

Pr.79

2

3.编写可编程控制器控制程序

变频器相关参数设定后，用编程软件编写相应的PLC控制程序，下载到PLC中。下图显示了控制变频器向前和向后驱动电机的可编程控制器程序。

可编程控制器控制变频器驱动电机多速运行的电路、程序和参数设置

变频器可以连续或分阶段调节速度。FR-500系列变频器有三个控制端子:RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)。通过这三个端子的组合输入，可以实现第七档速度控制。如果PLC的输出端子与变频器的这些端子相连，那么变频器就可以由PLC控制，驱动电机多速运行。

1.1的硬件连接电路图。可编程控制器和变频器

通过开关量控制变频器驱动电机多速运行的PLC电路图如下图所示。

2.变频器参数设置

使用PLC控制变频器多速时，需要设置变频器的相关参数，可分为基本运行参数和多速参数，如下表所示。

把… 分类

参数名

参数号

设置值

基本操作参数

扭矩提升

Pr.0

5%

上限频率

Pr.1

50Hz

下限频率

Pr.2

5Hz

基础频率

Pr.3

50Hz

加速时间

Pr.7

5s

减速时间

Pr.8

4s

加速和减速参考频率

Pr.20

50Hz

操作员模式

Pr.79

2

多速度参数

转速1(当右侧开启时)

Pr.4

15赫兹

转速ii(当RM开启时)

Pr.5

20赫兹

转速3(当RL开启时)

Pr.6

50赫兹

转速4(当RM和RL都打开时)

Pr.24

40赫兹

转速5(当右侧和左侧都打开时为1)

Pr.25

30赫兹

转速六(当右侧和右侧都打开时)

Pr.26

25赫兹

转速7(当右侧、右侧和左侧都打开时)

Pr.27

10赫兹

3.编写可编程控制器控制程序

通过开关量控制变频器驱动电机多速运行的PLC程序如下。