O uso combinado de inversores de frequência variável (VFDs) e controladores lógicos programáveis (CLPs) é muito comum em sistemas de automação industrial. Existem vários métodos para conectar e comunicar entre eles. Abaixo estão alguns métodos principais para seu uso combinado:
I. Métodos de conexão
1. Controle de saída analógica
● O PLC fornece um sinal de tensão de 0–5 V ou um sinal de corrente de 4–20 mA ao VFD através do seu módulo de saída analógica. Esta serve como entrada analógica do VFD, controlando assim sua frequência de saída.
● Vantagens: Fiação simples, curva de velocidade suave e contínua, operação estável e programação PLC direta.
● Desvantagens: Requer casamento de impedância entre o módulo de saída do CLP e a entrada do VFD; custo relativamente alto; medidas de divisão de tensão são necessárias para acomodar a faixa de sinal de tensão do PLC; cabos de controle longos podem causar queda de tensão, afetando a estabilidade do sistema.
2. Controle de saída digital
● As saídas digitais do CLP podem ser conectadas diretamente às entradas digitais do VFD para implementar funções de controle como partida/parada, avanço/reverso, jog, velocidade e tempo de aceleração/desaceleração.
● Vantagens: Fiação simples e forte resistência a interferências.
● Desvantagens: Suporta apenas regulação de velocidade escalonada; conexões de contato de relé exigem atenção a possíveis operações incorretas devido a mau contato; as conexões do transistor exigem consideração da capacidade de tensão e corrente.
3. Conexão da interface de comunicação RS-485
● Utiliza a interface serial RS-485 no PLC e no VFD (alguns VFDs também oferecem interfaces RS-232) para comunicação através de uma conexão de dois fios.
● Vantagens: Hardware simples, menor custo, capaz de controlar vários inversores (por exemplo, até 30 unidades) e pode localizar com precisão o inversor alvo para comunicação via endereço ou mensagens de difusão.
● Nota: A compatibilidade do protocolo de comunicação deve ser considerada. Se o CLP e o inversor compartilharem o mesmo protocolo, a fiação direta permite a leitura/escrita dos registros do inversor. Se forem diferentes, os programas PLC devem ser escritos para lidar com o formato de comunicação do VFD.
II. Métodos de comunicação
Além dos métodos de comunicação mencionados nos tipos de conexão acima, existem os seguintes métodos de comunicação comuns:
1. Controle de comunicação Modbus-RTU: alguns VFDs suportam o protocolo Modbus-RTU, comunicando-se com CLPs por meio de terminais RS-485. Este método simplifica a programação do PLC em comparação com a abordagem RS-485 sem protocolo.
2. Controle Fieldbus: CLPs se conectam a VFDs por meio de barramentos de campo (por exemplo, CC-Link, Profibus DP, DeviceNet) para comunicação eficiente, de alta-velocidade, longa-distância. Este método oferece velocidade, alcance estendido e operação estável, mas incorre em custos mais elevados.
3. Controle de memória expandida: Adequado para sistemas com no máximo 8 inversores, este método utiliza memória expandida para controle. É de baixo-custo, fácil de aprender e usar, mas tem escopo de aplicação limitado.
III. Considerações em aplicações práticas
Em aplicações práticas, a escolha do método de conexão e comunicação requer uma consideração abrangente de cenários de aplicação específicos, requisitos de controle e orçamentos de custos. Por exemplo: - O controle de saída analógica é adequado para aplicações que exigem regulação de velocidade suave e alta precisão de controle. - O controle de saída digital é apropriado para cenários com requisitos de controle relativamente simples e restrições de custo. - Interfaces de comunicação RS-485 ou controle de fieldbus são ideais para conectar vários inversores em distâncias estendidas.
Em resumo, os métodos de integração entre VFDs e PLCs são diversos. Os engenheiros devem selecionar métodos apropriados de conexão e comunicação com base nos requisitos reais para garantir a operação estável e eficiente dos sistemas de automação industrial.