インバータ速度制御とは、インバータを用いてモーターへ供給する周波数を変化させ、設備の運転状況に応じて回転速度を調整する制御です。

一般的には、PLCからインバータへ運転指令や速度指令を送り、供給機、コンベヤ、ポンプ、ファンなどのモーター速度を任意のタイミングで切り替えます。

ハカルプラスでは、計量・供給設備や搬送設備を中心に、多段速、アナログ信号、通信などを利用したインバータ速度制御に対応しています。

インバータによる速度制御の仕組み

交流モーターの回転速度は、主に電源周波数と関係しています。インバータは、入力された交流電源を一度直流へ変換し、必要な周波数と電圧の交流へ変換してモーターへ供給します。

出力周波数を高くするとモーターは速く回転し、低くすると遅く回転します。PLCや操作盤から速度指令を与えることで、工程や負荷に応じた運転が可能になります。

主な速度指令方式

多段速制御

インバータへ複数の周波数をあらかじめ登録し、PLCからの接点信号の組合せによって速度を切り替える方式です。

高速・中速・低速など、使用する速度が決まっている設備に適しています。構成が比較的分かりやすく、供給機やコンベヤの速度切替に広く利用されます。

アナログ信号制御

PLCや計量コントローラから0～10V、4～20mAなどのアナログ信号を出力し、その信号値に応じてインバータの周波数を連続的に変更する方式です。

計量値、流量、圧力などに応じて速度を細かく調整する場合に適しています。

通信による速度制御

産業用ネットワークやシリアル通信を利用し、PLCからインバータへ運転指令や周波数指令を送る方式です。

速度設定だけでなく、出力周波数、電流値、運転状態、異常内容などをまとめて取得できるため、設備状態の監視や保守にも利用できます。

計量・供給設備での活用

粉体や粒体の計量では、供給速度を一定にするだけでなく、目標重量までの残量に応じて速度を変えることが重要です。

一般的には、計量開始時は高速で供給し、目標重量へ近づくと低速へ切り替えます。高速供給で計量時間を短縮し、低速供給でオーバー量を抑えることで、生産能力と計量精度を両立します。

設備によっては、高速・中速・低速の三段階に切り替えたり、計量値に応じてアナログ指令を連続的に変化させたりします。

コンベヤや搬送設備での活用

コンベヤでは、搬送物の種類、後工程の処理能力、作業者の操作などに応じて速度を変更します。

• 投入量に応じた搬送速度の調整
• 前後設備との処理能力の同期
• 起動・停止時の衝撃軽減
• 位置決め前の低速運転
• 詰まりや過負荷発生時の減速・停止

複数のコンベヤを連動させる場合は、下流設備の状態を確認して速度や起動順序を制御し、搬送物の滞留を防止します。

加速・減速時間の設定

インバータでは、停止状態から設定速度まで到達する時間を加速時間、設定速度から停止するまでの時間を減速時間として設定できます。

加速時間が短すぎると、モーター電流の増加や機械への衝撃が発生する場合があります。減速時間が短すぎると、回生エネルギーによってインバータが異常停止することがあります。

搬送物の重量、機械の慣性、必要な応答速度を考慮し、設備に適した加減速時間を設定します。

制御設計時の注意点

インバータ速度制御では、速度指令を出すだけでなく、モーターと設備全体の条件を確認する必要があります。

• モーターの定格電圧・定格電流
• 必要な最低速度・最高速度
• 低速時に必要なトルク
• 連続運転・間欠運転の条件
• 加速・減速に必要な時間
• 過負荷・詰まり発生時の処理
• 非常停止時の停止方法

特に低速で長時間運転する場合は、モーターの冷却能力が低下することがあります。必要に応じて、インバータ駆動用モーターや強制冷却を検討します。

ハカルプラスの対応

ハカルプラスでは、三菱電機、富士電機、東芝など、各種メーカーのインバータを使用した速度制御の実績があります。

• PLCからの接点信号による多段速制御
• 0～10V・4～20mAによる速度指令
• 通信による運転・周波数指令
• 高速・低速を切り替える計量供給制御
• コンベヤ・供給機・ポンプ・ファンの速度制御
• 加速・減速時間の調整
• 異常信号・運転状態の監視
• 既設インバータやPLCの更新

インバータの機能だけでなく、モーター、機械設備、計量器、PLC、制御盤を含め、必要な供給能力、応答性、安全性に合わせた速度制御を設計します。

よくある質問

Q. インバータ速度制御とは何ですか？

A. インバータの出力周波数を変更し、モーターの回転速度を設備の運転状況に応じて調整する制御です。

Q. 高速と低速を切り替えることはできますか？

A. 多段速設定を利用し、PLCからの接点信号で任意のタイミングに切り替えられます。

Q. 速度を連続的に変更できますか？

A. アナログ信号や通信を使用することで、設定範囲内の速度を連続的に変更できます。

Q. 計量精度の向上に役立ちますか？

A. 目標重量へ近づいた段階で低速へ切り替えることで、供給停止後の落下量を抑え、計量精度を高めやすくなります。

Q. 既設設備のインバータを別メーカーへ交換できますか？

A. モーター仕様、入出力信号、設定値、通信方式などを確認し、置換可能かを判断します。

関連ワード

• インバーター回路設計
• 速度制御
• PLCソフト設計
• アナログ出力制御
• 計量コントローラ-ソフト設計