PLC與變頻器通訊在電機控制中的應用
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摘 要：基于PLC通信模塊可實現變頻器的多臺控制，控制成本低，調速更為可靠靈活，觸摸屏的應用，可對變頻器參數監控設定更為簡單準確，在實際應用當中，運用PLC與變頻器的強大網絡，可有效實現多臺的電機系統調速控制，推動工農業不斷發展前進。
關鍵詞：變頻器 PLC 電機 操作面板
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）03（c）-0036-02
隨著交流電力系統的不斷進步與發展，交流電機現已成為工業、農業、國防科技中最常用的電機。如何對交流電機進行拖動控制，就需要用到變頻器這種裝置，工業領域的自動控制技術水平不斷提升，應用程度不斷升高，在自動控制技術中最重要技術的就是通信技術，實現數據的交換一般需要通過網絡通信來實現，PLC技術是工業自動控制領域的主要技術，該程序控制器的使用范圍越來越廣。交流電機就是一種將交流電能轉換為機械能進行輸出的機械裝置。這種設備與直流電機相比，不需要使用換向器，因此這種電機的內部結構相對簡單，可以實現批量生產與制造。這種電機系統運行牢固，更容易做成高電壓、高轉速、大電流、大容量的電機，所以使用越來越廣泛。鑒于交流電機這些特有的特性性能，這種電機可與PLC、變頻器配套使用，實現節能降耗、增加運行壽命的效果。如何對交流電機進行拖動控制就需要用到變頻器這種裝置，在工業生產領域，自動控制技術應用的程度不斷得到升高，在自動控制技術中最重要技術的就是通信技術，實現數據的交換一般需要通過網絡通信來實現，PLC技術是工業自動控制領域的主要技術，該程序控制器的使用范圍越來越廣。
如何實現而PLC與變頻器的通信成為重要的研究課題，一般來說我們經常使用的就是Profibus DP網線，通過DP線的連接加上通信協議就可以實現通信功能，這種技術為工業自動化程度再提升邁出重要一步。Profibus DP總線是一種成本低、應用廣、運行速度高的工業現場總線方式，分散式的輸入、輸出點與控制系統之間進行通信一般都會選擇這種方式，無論是24V電壓作為信號還是4～20mA的電流作為信號進行傳輸，都能使用這種方式進行數據傳輸。在工業現場應用中，總線所需循環時間必須要低于比PLC程序循環所需時間，所以在PLC通信中DP線成為中是最實用也是效率最高的。
1 PLC與變頻器的控制方法
對變頻器的就地操作一般通過調節操作面板控制來實現，這種方法主要用在電動機轉速變化不太頻繁的環境，只需偶爾進行變化的場合比較適用;另一種方法就是對變頻器的端子進行控制，這種方法主要是對變頻器控制端子上面的邏輯輸入口進行邏輯組合，各種預制速度的設置都可以在這里完成，再通過邏輯輸入口將需要的控制值進行輸出，從而實現變頻器對電機的控制，電機按照要求進行啟停及轉速操作，一般來說控制電動機的場合會事先前設定的幾個固定頻率進行設備的運轉。最早出現的控制方法就是端子控制，這種控制方法就是使用變頻器進行控制，而且這種控制是用關量來控制且成本較高，無法實現對平滑線的連續調速，也無法實現對調速的精準控制，這樣就會導致此方式只適用于對調速精確要求不高、變頻器的數量少、控制系統不需要有反饋信號的場合。通過對PLC進行配置模擬量從而達到對變頻器控制的方法稱為模擬控制，在這種控制中DA模塊中的某一個通道只能對一臺變頻器控制，模塊控制的主要工作流程是：通過DA模塊進行模擬量的轉換，把PLC的數字量改變成4～20mA的電流信號或者±10V的電壓信號，電信號到達變頻器，變頻器根據收到的信號識別所需參數然后輸出，如需改變對變頻器的控制，只需將PLC數字量進行改變，模擬量的大小就能隨之改變，進而達到控制電機速度的目的，模擬量控制這種控制方法編程較簡單，也可以實現對平滑線調速的連續進行和工作性能的穩定，但是因為模擬量主要是應用于對電壓信號的輸出的控制，控制線路就會出現電壓下降現象，進而影響系統的安全性和可靠性，所以如果在控制電纜線比較長的環境下這種方法就不適合選用。這種通信控制方法，其原理是把串行電纜進行簡單連接，從而實現遠程對變頻器的監視和控制、高精度和高穩定性轉速的給定。
2 PLC與變頻器通信配置
2.1 通信系統硬件構成及安裝方法
可編程序控制器PLC模塊1臺，通信模板1臺，含通信接口的變頻器2臺，人機界面1臺，電纜線、Profibus DP通信線若干。硬件主要連接過程：首先，使用DP線專用壓線鉗子把DP網絡連接頭與通信電纜的一頭進行壓接，通信線纜的另一頭按照變頻器的連接說明接到與之對應的通信模塊上面;然后，打開可編程序控制器主機的面板蓋，把功能擴展器和通信模塊都安裝到面板上;最后，把電纜連接到變頻器接口上，變頻器的末端接收信號之間連接上一個約100Ω電阻，進行這樣操作的主要目的是防止信號因傳輸距離及傳輸速度等原因，導致通信障礙的發生。
2.2 通信參數設置
與通信有關的參數一般在變頻器中設置，這樣才可以建立起一個準確、穩定的通信狀態，如：通信站號、等待時間、速率等，對變頻器進行參數設定通常是通過變頻器的控制面板來進行，手動輸入各項設定值。編程控制系統主要參數設置包括：通信協議、數據長度、停止位、站號設置、奇偶校驗、傳輸速率、超時判定時間等。PLC和變頻器的參數設置也能運用STEP7等相應編程軟件進行設置，通信速率在變頻器里面的設置必須與傳輸速率在PLC里面的設置一致，變頻器與PLC的通信一般還是通過線纜，變頻器項目的設定及指令的下達要根據說明書的要求及操作步驟進行操作。
3 通信系統的實現與電機控制的實現
在這種通信技術中一般把PLC當做主機，相應的變頻器就是從機，那么主從方式就是PLC與變頻器之間進行通信的主要方式，一般只能有一臺主機在通信網絡當中，所以變頻器就要通過識別PLC給出的命令進行自身的參數設置，然后變頻器再把收到的命令進行發送，傳遞給它所控制的交流電機，實現對電機轉速的控制。運用存儲器來進行通信編程的方法簡單易懂，硬件費用相對比較低，且其能傳輸的距離更遠，傳輸的速度也更快，這樣不僅可以提高速率，也因編程方法也簡單，變頻器可以連接數量的數量也隨之增多，所以這種控制方法更具有先進性、可靠性，應用人機界面可實現操作人員及控制系統間的對話及信息交流，還能替代傳統的控制按鈕、控制面板與報警指示燈等設置，實現遠程監控、顯示信息，使技術人員能很好的掌握機器運行情況，防止報警及錯誤的發生。
4 結語
基于PLC通信模塊可實現變頻器的多臺控制，控制成本低，調速更為可靠靈活，觸摸屏的應用，可對變頻器參數監控設定更為簡單準確，在實際應用當中，運用PLC與變頻器的強大網絡，可有效實現多臺的電機系統調速控制，推動工農業不斷發展前進。
參考文獻
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