PLC通讯总线在高压变频器中的应用研究

董一冰

【摘要】本篇文章主要对PLC通讯在高压变频器控制系统中的应用设计进行分析和研究，提出通过多种技术来实现高压变频器的灵活调节与能耗控制，为以后的PLC通讯总线的应用提供有用的建议。

【关键词】PLC通讯总线；高压变频器；控制系统

使用模块串联的方式构成主电路的高压变频器主要是通过将多个相互独立的低压变频率部位输出串联的手段使高电压能够直接输出，这种高频电压器是以电力电子管理技术、微电子控制技术、高速光纤通讯技术、自动化智能化技术以及高压技术等多种学科知识为基础而研发出来的产品，它是使用了性能高的结构来控制系统，利用精准的数字移相技术以及其他相关控制技术来实现高压变频器的灵活控制和能耗控制。

一、控制系统的构成

整个控制系统主要是由触屏、PLC和相关的控制器这三部分构成，触屏用于数据信息的交互，例如输入指令、实时监测情况、实时监测信息、寻找历史信息、实时输出错误信息、查找历史错误、记录历史信息、记录历史错误等，从而实现与使用者在数据信息上的相互交流。PLC作为一个综合性很高的系统，在高压变频器控制管理系统中主要是对高压变频器的电气逻辑进行处理，同时也控制着执行机构的运行，还有整个电机运转的流程和向外通讯的接口，在这个过程中运用了其对外部电气的管理和控制、保护、外部问题的监测以及控制器的各项指令等功能，实现高压变频器的变频变压功能和保护数据信息的通讯功能。

二、旁路系统

我们知道，高电压的电源通过高电压隔离开关和真空接触仪器到达高电压变频器中，高压变频器输出又通过高电压隔离开关和真空接触仪器到达高压电机中，在高压电机中进行变频的运转，另外，高压电源可以直接通过真空接触仪器来引动高电压电机。PLC是整个系统在逻辑运算中的控制中心，尤其是在旁路系统中起着非常重要的作用。如果高压变频器在发生故障停止工作的时候便可以快速地、自动地进行切换，将变频运行变为工频旁路系统来运行，等到故障解除之后，高压变频器又可以自动地变换为变频运行。

三、PLC通讯控制程序

PLC控制程序采取了模块化的方式来实现各项功能，可以获得很好的效果。模块化后的PLC控制程序能够极大地提高系统的工作效率、更好地控制质量、有助于多个人进行合作，扩大了各种功能，从而强化了对PLC的管理和控制，这样一来，现场相关的调试工作人员在对高压变频器进行调试时，就可以尽可能地减少PLC程序的失误，充分发挥高压变频器管理和控制的灵活性以及在实际操作中的可扩展性。

（一）PLC开关量信号

要知道，PLC的数据输出口与高压变频器的正转启动、高速运转、中速运转、低速以及输入端口是分别连接的。可以直接控制高压变频器的启动、初始化等，也能控制高压变频器在运转时的高速、中速以及低速之间的不同组合，从而使得高压变频器在工作时能够实现多段速度的运行，不过由于PLC使用开关量来控制和管理的，这就使得调整速度的曲线不能呈现出一条连续平滑的曲线，想要精细化地进行调整速度也是很难实现得。总之，通过PLC开关量来控制的方式其调节速度的精准度与采取扩展储存器系统相比，效果是比较差的。

（二）PLC模拟量信号

通过PLC年模拟量信号来控制高压变频器的优点在于PLC控制程序的编程比较简单而且方便，同时调节速度所呈现的曲线是一条平滑连续的曲线，使得整个系统能够平稳的运作。但是这种控制方式也有明显的缺点，一方面它所需要的控制缆线会比较长，特别是DA模块使用电压信号输出的时候，其线路会出现较大的电压降低现象，从而使系统的可靠性得不到保证；另一个方面这种控制方式的造价比扩展式通讯控制系统高很多，经济性比较差。

（三）PLC通讯程序的实际应用

主要包括了程序的初始化、高压变频就绪的判定、高压分离和合起的控制、触屏的相关接口、整个系统的通讯、高压电机的控制、问题故障的解决、问题故障的分析以及其他相关的部分。下面简述关于这些部分所实现的功能。

（1）主程序会依据实际的条件来调整各个子程序的运作；

（2）当PLC通讯总线程序上电之后，PLC程序初始化模块就会开始运作，它会对通讯的接口进行相应的设置，使得通讯的接口能够实现PLC与控制器之间通信，还能使PLC和主控制器专门性的寄存器与发生的各种问题故障進行初始化工作。

（3）然后利用PLC通讯系统的逻辑功能对系统状态给出相应的标志位，例如系统已经准备就绪、高电压合闸允许、高电压已经合上、请求进一步的运行等等。（4）用户可以对高电压的开关以及高压变频器相关的开关的分合闸来控制和管理工频运行和变频运行之前的转换，还可以通过控制来保护问题故障出现时导致的跳闸情况。

（5）工作人员可以通过触屏接口来查看整个系统运转时的电流大小、电压大小、频率高低等情况，从而对整个系统的参数进行科学、合理地设置。

（6）高压电机控制模块主要是控制和处理电机的启动、停止运作、初始化、工频运行和变频运行之间的变换等。

（7）如果系统出现了故障，那么相应的控制器就会发出故障信息，要是遇到比较严重的故障，便会直接断开高压变频器前端口，从而切断了相关设备的电源或者是将其快速转换为工频的运行模式，对整个系统进行保护。

（8）故障分析模块主要是将控制器输送到PLC通讯系统的数据信息进行翻译，从而将相应的数据显示在触屏上。

（9）模拟量处理系统可以将从外部收集到的数据信息转化为高压频率相应的信号，或者是直接将控制器输送的一定频率和运行的频率通过触屏显示出来。

（10）PLC控制系统还包括了其他的功能，主要有温度显示功能、新扩展功能、远程读取功能等。

四、结束语

通过对PLC在高压变频器中的应用探究，有利于提高变频控制系统的设计更加科学性、合理性和先进性。总的来说，PLC通讯总线在高压变频器中的应用是比较广泛的，采取PLC对外部获取的数据信息进行处理、电气相关逻辑进行处理以及高效地控制执行机构，可以说PLC是一个综合性很高的系统。旁路系统能够实现工频运行与模式变频运行模式之间的相互转化，新型的高压变频器具有速度快、节能多、运行平稳等优势，适用于不同的生产环境当中，还能满足高压电机变频调速等多种要求，其未来的发展前景是非常好的。

参考文献：

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