El uso combinado de variadores de frecuencia (VFD) y controladores lógicos programables (PLC) es muy común en los sistemas de automatización industrial. Existen varios métodos para conectarse y comunicarse entre ellos. A continuación se presentan algunos métodos principales para su uso combinado:
I. Métodos de conexión
1. Control de salida analógica
● El PLC proporciona una señal de voltaje de 0 a 5 V o una señal de corriente de 4 a 20 mA al VFD a través de su módulo de salida analógica. Esto sirve como entrada analógica del VFD, controlando así su frecuencia de salida.
● Ventajas: Cableado sencillo, curva de velocidad suave y continua, funcionamiento estable y programación PLC sencilla.
● Desventajas: Requiere adaptación de impedancia entre el módulo de salida del PLC y la entrada del VFD; costo relativamente alto; se necesitan medidas de división de voltaje para acomodar el rango de señal de voltaje del PLC; Los cables de control largos pueden causar una caída de voltaje, afectando la estabilidad del sistema.
2. Control de salida digital
● Las salidas digitales del PLC se pueden conectar directamente a las entradas digitales del VFD para implementar funciones de control como arranque/parada, avance/retroceso, avance lento, velocidad y temporización de aceleración/deceleración.
● Ventajas: cableado sencillo y fuerte resistencia a las interferencias.
● Desventajas: Sólo admite regulación de velocidad escalonada; las conexiones de contacto de relé requieren atención a un posible mal funcionamiento debido a un contacto deficiente; Las conexiones de transistores requieren la consideración del voltaje y la capacidad de corriente.
3. Conexión de la interfaz de comunicación RS-485
● Utiliza la interfaz serie RS-485 tanto en el PLC como en el VFD (algunos VFD también ofrecen interfaces RS-232) para la comunicación a través de una conexión de dos cables.
● Ventajas: Hardware simple, menor costo, capaz de controlar múltiples inversores (p. ej., hasta 30 unidades) y puede ubicar con precisión el inversor objetivo para la comunicación a través de direcciones o mensajes de transmisión.
● Nota: Se debe considerar la compatibilidad del protocolo de comunicación. Si el PLC y el inversor comparten el mismo protocolo, el cableado directo permite leer/escribir registros del inversor. Si difieren, los programas de PLC deben escribirse para manejar el formato de comunicación del VFD.
II. Métodos de comunicación
Más allá de los métodos de comunicación mencionados en los tipos de conexión anteriores, existen los siguientes métodos de comunicación comunes:
1. Control de comunicación Modbus-RTU: algunos VFD admiten el protocolo Modbus-RTU y se comunican con los PLC a través de terminales RS-485. Este método simplifica la programación del PLC en comparación con el enfoque RS-485 sin protocolo.
2. Control de bus de campo: los PLC se conectan a los VFD a través de buses de campo (por ejemplo, CC-Link, Profibus DP, DeviceNet) para una comunicación eficiente, de larga-velocidad y larga-distancia. Este método ofrece velocidad, mayor alcance y funcionamiento estable, pero conlleva costes más elevados.
3. Control de memoria expandida: Adecuado para sistemas con no más de 8 inversores, este método utiliza memoria expandida para el control. Es de bajo costo-, fácil de aprender y usar, pero tiene un alcance de aplicación limitado.
III. Consideraciones en aplicaciones prácticas
En aplicaciones prácticas, la elección del método de conexión y comunicación requiere una consideración exhaustiva de escenarios de aplicación específicos, requisitos de control y presupuestos de costos. Por ejemplo: - El control de salida analógica es adecuado para aplicaciones que requieren una regulación suave de la velocidad y una alta precisión de control.. - El control de salida digital es apropiado para escenarios con requisitos de control relativamente simples y restricciones de costos.. - Las interfaces de comunicación RS-485 o el control de bus de campo son ideales para conectar múltiples inversores a distancias extendidas.
En resumen, los métodos de integración entre VFD y PLC son diversos. Los ingenieros deben seleccionar métodos de conexión y comunicación adecuados según los requisitos reales para garantizar un funcionamiento estable y eficiente de los sistemas de automatización industrial.