L'uso combinato di azionamenti a frequenza variabile (VFD) e controllori logici programmabili (PLC) è molto comune nei sistemi di automazione industriale. Esistono vari metodi per connettersi e comunicare tra loro. Di seguito sono riportati alcuni metodi principali per il loro utilizzo combinato:
I. Metodi di connessione
1. Controllo dell'uscita analogica
● Il PLC fornisce un segnale di tensione da 0–5 V o un segnale di corrente da 4–20 mA al VFD tramite il suo modulo di uscita analogico. Questo funge da ingresso analogico del VFD, controllandone così la frequenza di uscita.
● Vantaggi: cablaggio semplice, curva di velocità fluida e continua, funzionamento stabile e programmazione PLC semplice.
● Svantaggi: richiede l'adattamento dell'impedenza tra il modulo di uscita del PLC e l'ingresso del VFD; costo relativamente elevato; sono necessarie misure di divisione della tensione per adattarsi all'intervallo del segnale di tensione del PLC; cavi di controllo lunghi possono causare cadute di tensione, compromettendo la stabilità del sistema.
2. Controllo dell'uscita digitale
● Le uscite digitali del PLC possono essere collegate direttamente agli ingressi digitali del VFD per implementare funzioni di controllo come avvio/arresto, avanti/indietro, jog, velocità e tempi di accelerazione/decelerazione.
● Vantaggi: cablaggio semplice e forte resistenza alle interferenze.
● Svantaggi: supporta solo la regolazione della velocità a gradini; le connessioni dei contatti del relè richiedono attenzione a potenziali malfunzionamenti dovuti a contatti scadenti; le connessioni dei transistor richiedono la considerazione della tensione e della capacità di corrente.
3. Collegamento dell'interfaccia di comunicazione RS-485
● Utilizza l'interfaccia seriale RS-485 sia sul PLC che sul VFD (alcuni VFD offrono anche interfacce RS-232) per la comunicazione tramite una connessione a due fili.
● Vantaggi: hardware semplice, costo inferiore, in grado di controllare più inverter (ad esempio, fino a 30 unità) e di individuare con precisione l'inverter di destinazione per la comunicazione tramite indirizzo o messaggi broadcast.
● Nota: è necessario considerare la compatibilità del protocollo di comunicazione. Se il PLC e l'inverter condividono lo stesso protocollo, il cablaggio diretto consente la lettura/scrittura dei registri dell'inverter. Se differiscono, i programmi PLC devono essere scritti per gestire il formato di comunicazione del VFD.
II. Metodi di comunicazione
Oltre ai metodi di comunicazione menzionati nei tipi di connessione sopra, esistono i seguenti metodi di comunicazione comuni:
1. Controllo comunicazione Modbus-RTU: alcuni VFD supportano il protocollo Modbus-RTU, comunicando con i PLC tramite terminali RS-485. Questo metodo semplifica la programmazione del PLC rispetto all'approccio RS-485 senza protocollo.
2. Controllo bus di campo: i PLC si collegano ai VFD tramite bus di campo (ad esempio, CC-Link, Profibus DP, DeviceNet) per comunicazioni efficienti ad alta-velocità, a lunga-distanza. Questo metodo offre velocità, portata estesa e funzionamento stabile ma comporta costi più elevati.
3. Controllo della memoria estesa: adatto a sistemi con non più di 8 inverter, questo metodo utilizza la memoria espansa per il controllo. È a basso-costo, facile da apprendere e utilizzare, ma ha un ambito di applicazione limitato.
III. Considerazioni sulle applicazioni pratiche
Nelle applicazioni pratiche, la scelta del metodo di connessione e comunicazione richiede una considerazione approfondita di scenari applicativi specifici, requisiti di controllo e budget di costo. Ad esempio: - Il controllo dell'uscita analogica è adatto per applicazioni che richiedono una regolazione uniforme della velocità e un'elevata precisione di controllo. - Il controllo dell'uscita digitale è appropriato per scenari con requisiti di controllo relativamente semplici e vincoli di costo. - Le interfacce di comunicazione RS-485 o il controllo del bus di campo sono ideali per collegare più inverter su distanze estese.
In sintesi, i metodi di integrazione tra VFD e PLC sono diversi. Gli ingegneri dovrebbero selezionare metodi di connessione e comunicazione adeguati in base ai requisiti effettivi per garantire un funzionamento stabile ed efficiente dei sistemi di automazione industriale.