Sterowanie falownikiem za pomocą sterownika programowalnego PLC

Obecnie, w automatyce przemysłowej stosowanie silników asynchronicznych jako napędu w różnego rodzaju maszynach i urządzeniach stało się standardem. W celu zapewnienia kontroli prędkości obrotowej silnika, zmianę prędkości oraz softstaru stosuje się falowniki. Falowniki zazwyczaj sterowane są przez sterowniki PLC. W celu zapewnienia komunikacji pomiędzy falownikiem a sterownikiem PLC stosuje się różne sposoby komunikacji.

Teoretyczne informacje na temat sterownika PLC.

Głównym zadaniem sterownika programowalnego PLC jest reagowanie na zmiany wejść przez obliczanie wyjść według zaprogramowanych reguł sterowania. Aby sterownik mógł skutecznie realizować to zadanie, musi pracować w tzw. czasie rzeczywistym (ang. Real Time). Oznacza to, że reakcja sterownika w postaci obliczonego sterowania w odpowiedzi na zmianę wejścia musi wystąpić w określonym czasie, akceptowalnym z punktu widzenia wymagań stawianych temu sterowaniu. Uzyskuje się to na drodze cyklicznego odczytu stanu sygnałów wejściowych, wykonywaniu programu użytkownika napisanego w środowisku CPDev i aktualizacji sygnałów wyjściowych.

Zdjęcie sterownika SU

Teoretyczne informacje na temat falownika.

Przetwornica częstotliwości czyli falownik, zamienia energię prądu przemiennego jednofazowego lub trójfazowego o określonej częstotliwości na energię prądu przemiennego o innej, regulowanej częstotliwości w celu zmiany prędkości obrotowej silnika asynchronicznego. W procesie wygładzania powstaje sygnał o kształcie zbliżonym do sinusoidy o regulowanej częstotliwości. Obecnie falowniki to zaawansowane urządzenia mikroprocesorowe. Zakres częstotliwości wyjściowych zazwyczaj mieści się w granicach od 0,5 Hz do 500 Hz. Falownik posiada wbudowany lub zewnętrzny filtr przeciwzakłóceniowy, układ hamowania (układ odpowiedzialny za odbiór i przekształcanie w ciepło energii wytwarzanej przez silnik elektryczny podczas hamowania), wejścia i wyjścia cyfrowe oraz analogowe o programowanym przeznaczeniu oraz interfejs komunikacyjny umożliwiający sterowanie pracą falownika oraz monitorowanie jego stanu z poziomu sterownika PLC.

lenze

Zdjęcie falownika

Komunikacja pomiędzy sterownikiem PLC a falownikiem, może być zapewniona na 3 sposoby, wykorzystując:

  • wejścia i wyjścia cyfrowe,
  • wejścia i wyjścia analogowe,
  • interfejs komunikacyjny.

Za pomocą wejść binarnych falownika, sterownik PLC steruje prędkością silnika lub zmianę kierunku obrotów, której wartość wcześniej została zaprogramowana w falowniku. Sterowanie prędkością obrotową silnika dokonuje się przez zmianę poziomów logicznych wejść binarnych falownika. Natomiast, falownik wysyła komunikaty do sterownika PLC poprzez wyjścia binarne falownika. Ten sposób komunikacji jest ograniczony ponieważ sposób komunikacji jest bardzo ograniczony.

Natomiast, sposób sterowania prędkością za pomocą wejść i wyjść analogowych falownika pozwala na płynną regulację prędkości obrotowej silnika. Poprzez ustandaryzowany sygnał napięciowy (0..10V) lub prądowy (4..20mA), poprzez wejście analogowe falownika możemy zmieniać prędkość obrotową silnika. Wyjście analogowe falownika (również prądowe lub napięciowe), możemy informować sterownik PLC o aktualnej prędkości obrotowej silnika. Ten sposób komunikacji jest bardzo ograniczony, gdyż możemy tylko zmieniać w te sposób prędkość obrotową silnika.

Kolejnym sposobem komunikacji sterownika programowalnego PLC i falownika to zastosowanie powyższych dwóch sposobów jednocześnie. Sterowanie analogowe i binarne zapewni jednocześnie płynną regulację obrotów silnika oraz przesyłanie i odbieranie poleceń przez falownik do sterownika PLC. Wadą tego rozwiązania jest potrzeba zapewnienia dużej liczby połączeń pomiędzy falownikiem a sterownikiem PLC.

Największe możliwości sterowania prędkością obrotową silnika można zapewnić poprzez interfejs komunikacyjny np. RS-485 (protokół MODBUS), CAN BUS, ProfiBUS. Wykorzystanie interfejsu komunikacyjnego daje możliwość płynnej regulacji prędkości obrotowej silnika przez sterownik programowalny PLC, zmiana kierunku obrotów silnika oraz odpowiednie interpretowanie komunikatów wysyłanych przez falownik do sterownika PLC. Ten sposób połączenia falownika daje największe możliwości komunikacji sterownika PLC z falownikiem, ponieważ można w ten sposób transmitować bardzo dużą ilość danych. Również, w ten sposób zapewniamy komunikację z minimalną liczbą połączeń.

Wygląd sterownika SU 1.5 (animacja)

Scroll to Top