PLC与变频器通讯在电机控制中的应用

杜赟萌

摘  要：基于PLC通信模块可实现变频器的多台控制，控制成本低，调速更为可靠灵活，触摸屏的应用，可对变频器参数监控设定更为简单准确，在实际应用当中，运用PLC与变频器的强大网络，可有效实现多台的电机系统调速控制，推动工农业不断发展前进。

关键词：变频器  PLC  电机  操作面板

中图分类号：TP273                                 文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）03（c）-0036-02

随着交流电力系统的不断进步与发展，交流电机现已成为工业、农业、国防科技中最常用的电机。如何对交流电机进行拖动控制，就需要用到变频器这种装置，工业领域的自动控制技术水平不断提升，应用程度不断升高，在自动控制技术中最重要技术的就是通信技术，实现数据的交换一般需要通过网络通信来实现，PLC技术是工业自动控制领域的主要技术，该程序控制器的使用范围越来越广。交流电机就是一种将交流电能转换为机械能进行输出的机械装置。这种设备与直流电机相比，不需要使用换向器，因此这种电机的内部结构相对简单，可以实现批量生产与制造。这种电机系统运行牢固，更容易做成高电压、高转速、大电流、大容量的电机，所以使用越来越广泛。鉴于交流电机这些特有的特性性能，这种电机可与PLC、变频器配套使用，实现节能降耗、增加运行寿命的效果。如何对交流电机进行拖动控制就需要用到变频器这种装置，在工业生产领域，自动控制技术应用的程度不断得到升高，在自动控制技术中最重要技术的就是通信技术，实现数据的交换一般需要通过网络通信来实现，PLC技术是工业自动控制领域的主要技术，该程序控制器的使用范围越来越广。

如何实现而PLC与变频器的通信成为重要的研究课题，一般来说我们经常使用的就是Profibus DP网线，通过DP线的连接加上通信协议就可以实现通信功能，这种技术为工业自动化程度再提升迈出重要一步。Profibus DP总线是一种成本低、应用广、运行速度高的工业现场总线方式，分散式的输入、输出点与控制系统之间进行通信一般都会选择这种方式，无论是24V電压作为信号还是4～20mA的电流作为信号进行传输，都能使用这种方式进行数据传输。在工业现场应用中，总线所需循环时间必须要低于比PLC程序循环所需时间，所以在PLC通信中DP线成为中是最实用也是效率最高的。

1  PLC与变频器的控制方法

对变频器的就地操作一般通过调节操作面板控制来实现，这种方法主要用在电动机转速变化不太频繁的环境，只需偶尔进行变化的场合比较适用;另一种方法就是对变频器的端子进行控制，这种方法主要是对变频器控制端子上面的逻辑输入口进行逻辑组合，各种预制速度的设置都可以在这里完成，再通过逻辑输入口将需要的控制值进行输出，从而实现变频器对电机的控制，电机按照要求进行启停及转速操作，一般来说控制电动机的场合会事先前设定的几个固定频率进行设备的运转。最早出现的控制方法就是端子控制，这种控制方法就是使用变频器进行控制，而且这种控制是用关量来控制且成本较高，无法实现对平滑线的连续调速，也无法实现对调速的精准控制，这样就会导致此方式只适用于对调速精确要求不高、变频器的数量少、控制系统不需要有反馈信号的场合。通过对PLC进行配置模拟量从而达到对变频器控制的方法称为模拟控制，在这种控制中DA模块中的某一个通道只能对一台变频器控制，模块控制的主要工作流程是：通过DA模块进行模拟量的转换，把PLC的数字量改变成4～20mA的电流信号或者±10V的电压信号，电信号到达变频器，变频器根据收到的信号识别所需参数然后输出，如需改变对变频器的控制，只需将PLC数字量进行改变，模拟量的大小就能随之改变，进而达到控制电机速度的目的，模拟量控制这种控制方法编程较简单，也可以实现对平滑线调速的连续进行和工作性能的稳定，但是因为模拟量主要是应用于对电压信号的输出的控制，控制线路就会出现电压下降现象，进而影响系统的安全性和可靠性，所以如果在控制电缆线比较长的环境下这种方法就不适合选用。这种通信控制方法，其原理是把串行电缆进行简单连接，从而实现远程对变频器的监视和控制、高精度和高稳定性转速的给定。

2  PLC与变频器通信配置

2.1 通信系统硬件构成及安装方法

可编程序控制器PLC模块1台，通信模板1台，含通信接口的变频器2台，人机界面1台，电缆线、Profibus DP通信线若干。硬件主要连接过程：首先，使用DP线专用压线钳子把DP网络连接头与通信电缆的一头进行压接，通信线缆的另一头按照变频器的连接说明接到与之对应的通信模块上面;然后，打开可编程序控制器主机的面板盖，把功能扩展器和通信模块都安装到面板上;最后，把电缆连接到变频器接口上，变频器的末端接收信号之间连接上一个约100Ω电阻，进行这样操作的主要目的是防止信号因传输距离及传输速度等原因，导致通信障碍的发生。

2.2 通信参数设置

与通信有关的参数一般在变频器中设置，这样才可以建立起一个准确、稳定的通信状态，如：通信站号、等待时间、速率等，对变频器进行参数设定通常是通过变频器的控制面板来进行，手动输入各项设定值。编程控制系统主要参数设置包括：通信协议、数据长度、停止位、站号设置、奇偶校验、传输速率、超时判定时间等。PLC和变频器的参数设置也能运用STEP7等相应编程软件进行设置，通信速率在变频器里面的设置必须与传输速率在PLC里面的设置一致，变频器与PLC的通信一般还是通过线缆，变频器项目的设定及指令的下达要根据说明书的要求及操作步骤进行操作。

3  通信系统的实现与电机控制的实现

在这种通信技术中一般把PLC当做主机，相应的变频器就是从机，那么主从方式就是PLC与变频器之间进行通信的主要方式，一般只能有一台主机在通信网络当中，所以变频器就要通过识别PLC给出的命令进行自身的参数设置，然后变频器再把收到的命令进行发送，传递给它所控制的交流电机，实现对电机转速的控制。运用存储器来进行通信编程的方法简单易懂，硬件费用相对比较低，且其能传输的距离更远，传输的速度也更快，这样不仅可以提高速率，也因编程方法也简单，变频器可以连接数量的数量也随之增多，所以这种控制方法更具有先进性、可靠性，应用人机界面可实现操作人员及控制系统间的对话及信息交流，还能替代传统的控制按钮、控制面板与报警指示灯等设置，实现远程监控、显示信息，使技术人员能很好的掌握机器运行情况，防止报警及错误的发生。

4  结语

基于PLC通信模块可实现变频器的多台控制，控制成本低，调速更为可靠灵活，触摸屏的应用，可对变频器参数监控设定更为简单准确，在实际应用当中，运用PLC与变频器的强大网络，可有效实现多台的电机系统调速控制，推动工农业不断发展前进。

参考文献

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[2] 刘彬，郝万新.基于PLC与变频器通讯的多电机控制应用[J].自动化与仪器仪表，2012（6）：94-95.

[3] 温惠萍.PLC与变频器的通讯——在电动机正/反/停控制中的应用[J].职业，2007（20）：113-114.