基于网络计算机与变频器通讯及控制

王健

【摘要】本文主要阐明变频调速技术及采用PLC控制变频器应用进行分析，并了解变频器的性能及对电动机控制技术。通过多种电能属性及特点进行分析，设计出一种可以对电机的运行状况以及变频器的运行参数进行一个在线的检测，不仅如此，还能够进行远程监控，提升电力系统的自动化水平。

【关键词】电动机；PLC；变频器；通讯

变频器技术有“工业维生素”的美誉，是日常生活和工业企业生产中所需要的一项新技术；利用变频调速满足工艺要求，实现自动化控制技术。当前，低压变频器已经非常普遍和成熟，中压、高压变频器也正在被人们关注和逐步应用。因此合理应用变频器是企业技术改造以及产品进行更新换代的理想调速装置，变频器的出现为工业领域的节能闪现了新的亮点。

一、变频器的概述

从当前我国变频器发展的方向来看，变频器具有良好的驱动性和控制特性已经被用户认可，变频器不仅可以利用自动控制性能提高产品质量和数量，还可以节约电能，使其在工业生产中得到广泛应用。本文章主要阐释的是变频器在工业中的应用。中、小型通用变频器主要形式是交-直-交电压型变频器，主电路由：1）三相桥式整流电路；2）滤波电路；3）限流电路；4）逆变电路；5）续流电路；6）能耗制动电路；7）主电路的外围电路等组成。变频器的启停控制主要由外部输入控制电路控制，即合上开关运行，关断则停止。

变频器的频率给定方式主要有键盘给定和外接给定信号。外接给定信号有两种：一种为电压信号，一种为电流信号。变频器常用保护有过流、过载（过负荷）和电压保护功能。过电流是常见的故障，变频器过流时不能及时抑制住过流，就会使开关跳闸。过载保护功能主要用于保护电动机过载。他具有反时限特性。过载与工作频率有关，电机转速越低，散热越差，相同电流下，运行时间越短。

1、变频器的选择

变频器的选择对于电机的有效运行起到了十分关键的作用，变频器的正确选择，才能更好满足设备容量要求，更加合理、有效的保护设备运行，保障设备安全平稳长周期运行。

2、正确选择变频器

对变频器的选择主要从电动机的容量和负载类型两个方面考虑。首先我们根据电动机额定容量来进行选择变频器容量，变频器的容量以及型号的选择完成后，我们都会根据电动机的额定电流来设定变频器参数，这样做的好处是能够更有效地依据参数保护设备。其次，除了考虑设备容量方面外，还要考虑电机的负载类型等方面。例如我们需要根据电动机负载的种类对变频器进行选择，要选择符合具有承载容量的设备。一般通用的变频器过载容量主要包括125%，60s和150%，60s这两种，因此需要根据实际工作情况适当增大变频器的容量。还有一种情况，就是电动机轻载运行时变频器的选择，当电动机的实际负载量比电动机的额定输出功率还要小的时候。这种情况下，我们应该选择与实际电机相符合的变频器容量。选择变频器容量时，既要考虑变频器的过载能力，又要考虑变频器工作时的温升。

三、变频器的控制方式

为了更好地使用变频器也需在控制方式的设计上下工夫。另外变频器的性能直接决定了变频调速系统是否能够很好地运转。其中交流变频器最常使用的是转差频率控制、矢量控制、V/f协调控制以及直接转矩控制等。在这些控制方式中，运用最广泛的是直接转矩控制，也可以称为DTC控制，这一概念的提出在很大程度上解决了矢量控制的不足。

四、PLC的发展前景以及特点

1、发展前景

PLC（可编程控制器），随着计算机技术、数字通信技术以及微电子技术在不断快速地发展，PLC技术所体现出的发展总趋势设计通用化、系列化以及高性能化。这些特性主要表现为：它的功能在不断地增多，各种各样的应用板块在不定期的推出。这样能够使各种规模的自动控制系统的发展更加可靠、更加实用。因此，专用化、低成本、模块化、高性能的PLC受到人们的青睐。随着产品生产过程更加标准化、规范化，PLC生产厂家所使用的一些硬件以及在编制时用到的工具更新速度非常快。这样就可以使不同的产品之间相互兼容、组网相对更加便利，这样做的好处是能够更加方便用户的使用，从而同时扩大产品所应用的领域。

2、特点

PLC作为一种可编程控制器，它的主要功能是计数控制、步进（顺序）控制、定时控制、逻辑控制、数据控制、PID控制、数据处理、通信和联网。而且根据不同的功能要求可以制定出不同的模块来满足工作需求。其最主要的特点是：采用模块化结构；所用到的编程简单易学；安装过程简单；维修过程方便、具有丰富的I/O接口模块。

五、PPI通信协议的使用

所谓的PPI通信协议是西门子专门为S7-200系列PLC而开发的一种通信协议，它主要是用与S7-200的编程、S7-200系列PLC之间所进行的通信以及与HMI产品之间所进行的通信，这样一来能够通过普通的两芯屏蔽双绞电缆来进行联网。其中波特率可以设成9.6KB/s、19.2KB/s和187.5KB/s。PPI还属于一个主从协议，在这个协议中，S7-200一般是被作为从站，不主动发送信息，只有当主站有请求时才会作出响应。若将S7-200设置为PPI主站模式，则结果是这个S7-200 CPU在RUN模式下能够作为主站，同时可以利用网络读写指令（NETR、NETW）来读写另一个S7-200的数据。不用担心的事，在S7-200作为PPI主站时，我们仍然可以将其作为其他主站的从站，以此来响应其他主站的请求。

结束语

本文通过研究PLC对变频器的控制，是为了更好的满足工艺要求，利用PLC编程通过计算机对变频器电机进行控制，实现机电一体化。如何更好地结合智能控制，设计出更好地智能控制策略，也是未来进一步发展和研究的方向。

参考文献

[1]原魁，刘伟强，邹伟.变频器基础及应用[M].第二版.北京：冶金工业出版社，1987：30-45

[2]殷洪义.可编程序控制器选择·设计与维护[M].机械工业出版社，2003：38-51

[3]丁远翔，徐建帅.基于USS协议的多电动机同步调速系统[J].纺织机械，2010年01期