การใช้งานร่วมกันของไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFD) และตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLC) เป็นเรื่องปกติมากในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม มีหลายวิธีในการเชื่อมต่อและสื่อสารระหว่างกัน ด้านล่างนี้เป็นวิธีการหลักบางประการสำหรับการใช้งานร่วมกัน:
I. วิธีการเชื่อมต่อ
1. การควบคุมเอาต์พุตแบบอะนาล็อก
● PLC จ่ายสัญญาณแรงดันไฟฟ้า 0–5V หรือสัญญาณกระแส 4–20mA ให้กับ VFD ผ่านโมดูลเอาต์พุตแบบอะนาล็อก ซึ่งทำหน้าที่เป็นอินพุตแบบอะนาล็อกของ VFD ซึ่งจะช่วยควบคุมความถี่เอาต์พุต
● ข้อดี: เดินสายง่าย เส้นโค้งความเร็วที่ราบรื่นและต่อเนื่อง การทำงานที่เสถียร และการเขียนโปรแกรม PLC ที่ไม่ซับซ้อน
● ข้อเสีย: ต้องมีการจับคู่อิมพีแดนซ์ระหว่างโมดูลเอาต์พุต PLC และอินพุต VFD; ต้นทุนค่อนข้างสูง จำเป็นต้องมีมาตรการแบ่งแรงดันไฟฟ้าเพื่อรองรับช่วงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าของ PLC สายควบคุมที่ยาวอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าตก ส่งผลต่อเสถียรภาพของระบบ
2. การควบคุมเอาต์พุตแบบดิจิตอล
● เอาต์พุตดิจิทัลของ PLC สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับอินพุตดิจิทัลของ VFD เพื่อใช้ฟังก์ชันการควบคุม เช่น เริ่ม/หยุด เดินหน้า/ถอยหลัง จ๊อกกิ้ง ความเร็ว และกำหนดเวลาเร่งความเร็ว/ลดความเร็ว
● ข้อดี: เดินสายง่ายและทนทานต่อการรบกวนสูง
● ข้อเสีย: รองรับเฉพาะการควบคุมความเร็วแบบขั้นเท่านั้น การเชื่อมต่อหน้าสัมผัสรีเลย์ต้องให้ความสนใจกับการทำงานผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นจากการสัมผัสที่ไม่ดี การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์จำเป็นต้องพิจารณาความจุแรงดันและกระแส
3. การเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซการสื่อสาร RS-485
● ใช้อินเทอร์เฟซอนุกรม RS-485 บนทั้ง PLC และ VFD (VFD บางตัวยังมีอินเทอร์เฟซ RS-232 ด้วย) เพื่อการสื่อสารผ่านการเชื่อมต่อแบบสองสาย
● ข้อดี: ฮาร์ดแวร์ที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำกว่า สามารถควบคุมอินเวอร์เตอร์ได้หลายตัว (เช่น สูงสุด 30 ยูนิต) และสามารถระบุตำแหน่งอินเวอร์เตอร์เป้าหมายสำหรับการสื่อสารผ่านที่อยู่หรือข้อความออกอากาศได้อย่างแม่นยำ
● หมายเหตุ: ต้องพิจารณาความเข้ากันได้ของโปรโตคอลการสื่อสาร หาก PLC และอินเวอร์เตอร์ใช้โปรโตคอลเดียวกัน การเดินสายตรงจะช่วยให้สามารถอ่าน/เขียนรีจิสเตอร์อินเวอร์เตอร์ได้ หากมีความแตกต่างกัน จะต้องเขียนโปรแกรม PLC เพื่อจัดการกับรูปแบบการสื่อสารของ VFD
ครั้งที่สอง วิธีการสื่อสาร
นอกเหนือจากวิธีการสื่อสารที่กล่าวถึงในประเภทการเชื่อมต่อข้างต้นแล้ว ยังมีวิธีการสื่อสารทั่วไปดังต่อไปนี้:
1. Modbus-การควบคุมการสื่อสาร RTU: VFD บางตัวรองรับโปรโตคอล Modbus-RTU ซึ่งสื่อสารกับ PLC ผ่านเทอร์มินัล RS-485 วิธีการนี้ทำให้การเขียนโปรแกรม PLC ง่ายขึ้นเมื่อเทียบกับวิธี RS-485 ที่ไม่ต้องใช้โปรโตคอล
2. การควบคุม Fieldbus: PLC เชื่อมต่อกับ VFD ผ่านฟิลด์บัส (เช่น CC-Link, Profibus DP, DeviceNet) เพื่อการสื่อสารความเร็วสูง-ทางไกล- และทรงประสิทธิภาพ วิธีการนี้ให้ความเร็ว ช่วงขยาย และการทำงานที่เสถียร แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า
3. การควบคุมหน่วยความจำแบบขยาย: เหมาะสำหรับระบบที่มีอินเวอร์เตอร์ไม่เกิน 8 ตัว วิธีนี้จะใช้หน่วยความจำแบบขยายในการควบคุม มีค่าใช้จ่ายต่ำ- เรียนรู้และใช้งานได้ง่าย แต่มีขอบเขตการใช้งานที่จำกัด
ที่สาม ข้อควรพิจารณาในการใช้งานจริง
ในการใช้งานจริง การเลือกวิธีการเชื่อมต่อและการสื่อสารจำเป็นต้องพิจารณาสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ ข้อกำหนดการควบคุม และงบประมาณต้นทุนอย่างครอบคลุม ตัวอย่างเช่น: - การควบคุมเอาต์พุตแบบอะนาล็อกเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นและความแม่นยำในการควบคุมสูง. - การควบคุมเอาต์พุตแบบดิจิทัลเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดในการควบคุมที่ค่อนข้างง่ายและข้อจำกัดด้านต้นทุน. - อินเทอร์เฟซการสื่อสาร RS-485 หรือการควบคุมฟิลด์บัสเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์หลายตัวในระยะทางที่ขยายออกไป
โดยสรุป วิธีการบูรณาการระหว่าง VFD และ PLC นั้นมีความหลากหลาย วิศวกรควรเลือกวิธีการเชื่อมต่อและการสื่อสารที่เหมาะสมตามความต้องการที่แท้จริง เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมมีความเสถียรและมีประสิทธิภาพ