电机控制中PLC与变频器通讯的应用

陶伟

（阜阳技师学院机电工程系 安徽省阜阳市 236000）

在工业设备的正常运行过程中，使用PLC 技术和变频器的范围较广，可以为电动机的运行提供重要的保障。PLC 属于可编程的逻辑控制器，在电动机控制以及工业生产活动中发挥着较大的作用。随着变频技术的快速发展，我国在变频技术方面也取得了较好的成绩，将变频技术和PLC 技术进行了有机融合，避免以往所使用的直流调速技术产生的局限，提高生产活动的自动化水平。PLC 技术可以对生产活动中产生的数据进行高效处理，避免了在以往生产活动中控制器所需要的人工操作流程，达到了自动调频的效果。PLC技术目前在我国的工业领域已经取得良好的应用效果，为了促进工业经济的发展，推进工业化进程，我国应当继续对PLC 技术进行研发和应用。

1 PLC自动控制系统的工作原理

传统模式中的调频控制设备在做功的时候主要运用的是：继电器设备的逻辑控制功能，但是PLC 自动的控制操作系统能够当做是微型的计算机设备，从而实现了对编程控制调频工作环节[1]。PLC 技术从某种程度上极大地推进了我国工业化的进程。从操作过程与原理上来讲，PLC 技术在进行运用的时候相对较为简单，主要原因是：PLC 自动控制系统运用的是操作技术人员所熟知的梯形图的编程方式，因为熟知的编程方式之下，技术操作人员上手相对较为容易。因为PLC 自动控制系统本身具有较强的稳定性、精准性以及相对较强的抗干扰的能力，从而使该项系统具有更高的可信程度。与此同时，还能够较为显著的延长自动系统的运行寿命，与传统的系统相比较，其使用寿命在较大程度上被提升。纵然PLC 系统本身相对较为复杂，但是，在对其进行日常维护的时候相对较为容易。PLC 系统本身的体积相对小、比较容易拆卸以及连接模式也会相对较为便捷。在硬件层面上的优势，使该项系统能够较好在全国的范围内使用与推广。虽然PLC 自动控制系统拥有较多的优势，但是在实际操作生产的时候，该项系统在操作的时候，对象只有一台电机，若是想要将PLC 系统具备的优势发挥出来，需要对其进行规范的操作。

PLC 与变频器通过USS 协议，用户可以通过程序调用的方式实现PLC 与变频器之间的通信，通信网络是PLC 和变频器内置的RS -485 通信口和双绞线组成的。变频器以PLC“从站”形式，通过串行总线相互连接，由PLC 对变频器发送频率给定指令与控制命令，同时也可以对变频器的状态进行检查[2]。作为主站的PLC有权向变频器从站发送通信请求报文命令；从站变频器只有在接受主站命令后才能像主站PLC 发送数据，从站变频器之间不可以进行相互数据通信。

2 PLC与变频器的控制方法

在对变频设备进行就地操作的时候，一般都是运用调节的措施对系统的控制面板进行控制，运用这种模式主要就是在电动机设备的转速改变不频繁的状况下，仅仅需要对场合进行偶尔的改变；还有一种模式是对变频器设备的端子采取严格的控制，这种模式关键是对变频器设备的控制端子层面的逻辑数据输入端口的逻辑进行组合，不同的预制速度设置的工作都能够在里边完成，而后再运用逻辑输入端口的控制值进行控制与输出，从而对变频器设备进行较好的控制。一般来讲，在对电动机设备进行控制的时候，先会对制定规章与政策，要求电机设备按照规定的要求进行转速与启停操作[3]。在对电动机设备进行控制的时候，先会设定固定的频率，而后再运转设备。这种控制模式是运用变频器设备控制操作，导致其运行成本相对较高，没有办法将对平滑线进行连续的调速，不能保障控制的精准性。所以该项模式只是适用于不需要较高精准度的场合。对PLC 系统的模拟量进行配置，达到变频器设备控制的模式被称作模拟控制，但是由于模拟量关键是作用于对设备的电压信号，控制输出，较容易出现控制线路的电压大幅度下降的状况，严重影响系统的可靠性与安全性。该类的通信控制模式的工作主要原理就是将串行的电缆设备进行较为简单的连接，从而有效的实现对变频设备的控制与监视工作，提高设备运行的精准度与稳定程度。这就是PLC与变频器的控制模式，被较为广泛的运用在实际系统运转中，能够有效的提升系统做工的质量与效率。

3 PLC以及变频器综合应用

PLC 和变频器是在当前工业控制系统中所使用的较为普遍的一种控制方式，并且也取得了较好的控制效果。变频器进行速度调控的方式主要有4 种：

（1）对操作面板进行控制，这种控制方式可以被应用在现场操作的过程中，或者电动机处于均匀速度时，都能够达到取得较好的控制效果。

（2）对端子进行控制，将不同的逻辑组合通过端子进行输入，进而达到并实现预制的速度，与此同时使用逻辑输入口对端子的状态进行智能化的控制，通过开启端子来让电动机可以正常输出，通过关闭端子让电动机可以停止输出[4]。这种控制方式可以被应用在已经拥有预设好的程度的电动机中，对按照一定频率进行运动的场合进行改变。

（3）通过模拟输入的手段来控制变频器的工作频率。

（4）对变频器进行远程的通讯控制，但是这种控制方式需要利用串行电缆来作为控制的媒介，可以避免变频器在模拟方面以及数字量缺点方面给控制功能带来的影响，进而达到高效控制的效果，此时上位机能够从中获取大量的有关于变频器的真实信息，可以为机械系统的正常运转提供有效的保障。

因为不一样的设备、变频器、控制器之间信息交换存在差距，所以在使用PLC 与变频器之间的通讯协议使用研究就显得最为关键。另外，因为电磁环境不良、控制设备点多、信号受到干扰等多种因素，造成系统稳定、可靠性比较小，利用PLC 与变频器通讯控制方法，不但可以将多电机同步操作，工作实现，而且有效的将人力物力成本节约，抗干扰能力比较大，是最为理想的解决问题的技术方法[5]。

4 PLC和变频器通讯的实际应用

4.1 PLC和变频器通讯系统的组成

当PLC 和变频器进行通讯的时候，会有较多的系统参与到这一运行过程中，并且参与运行的每一个通信硬件都有着不同的特点，例如目前应用较多的RS485 通信和MODBUS 通信系统之间就有着较大的差距。但是在实际的应用过程中，很多通信系统的构成部分，都是只有一个PLC 以及PLC 所相对应的存储器，通讯模板以及不同数量的变频器。其中RS485 通信系统的应用是在所有系统中最多的，主要是由PLC、485ADP 模板、RS485 变频器以及扩展存储和所构成的。在通信系统中变频器的数量大多数都要在8 个以上，由此可见要想提高PLC 和变频器通讯的应用效果，就必须要保证各个配置都处于性能良好的状态，提高通讯系统的质量，为工业生产活动的开展提供重要的基础保障[6]。

4.2 PLC和变频器通讯参数的具体设置

RS-485 串行通讯所使用的是无协议通信，是一种典型的通讯系统类型，当PLC 和变频器进行通讯的过程中，不需要经理原有的固定协议，同时也不需要进行数据交换，只需要利用通信端口就可以完成传输指令的目的，进而完成对电机的控制。在通信系统开始进行通信之前，首先要对通讯端口进行检查和设定，保证硬件和硬件之间的连接处于正常状态，并且需要保证通信硬件拥有精准的参数。如果是使用PLC 来对多个变频器实施通讯控制的过程中，需要先处于尾端位置的变频器进行设置，并在其中加入相应的阻抗，阻抗的阻值应当保持在100Ω。在设置变频器的过程中也需要对拨码开关进行设置，将引脚属于1 的拨码进行调整，将其设置成为开的状态，并显示在变频器的终端处已经有电阻。在设置RS-485 的通信硬件过程中，所使用的串口为CPIH，通过CPIH 这一串口通信来进行设置。应当在PLC 的通信连接位置增加一个与RS485 相对应的RE-485 通讯选件板同时对拨码开关进行设置，具体设置的拨码开关为SW4，将其改变到关闭的形态，此时应当让串口1 处是处于通讯的状态下的[7]。

当对通讯参数进行设置的时候，需要重视不同参数的设置，这样才可以保证生产活动的正常运行，提高plc 和变频器通讯的控制效果。首先需要设置的就是通信速率这一参数，设置时包括了多个内容，波特率应该设置在4800、9600、19200 的状态下。当在进行参数选择的时候，需要参照变频器的实际参数，需要让两处的参数始终处于同一状态。其次，需要设置停止位长的参数，当设置参数时应当结合停止位长的实际情况来选择参数。再次，需要对奇偶校验位参数进行设置，在设置这一参数的过程中，所需要依据的标准为奇偶校验结果的不同。最后，还需要对其他的多个参数进行设置，分别为通讯参数、校验实践以及通讯更待时间等，都需要正确的设置参数。如果其中一个参数设置错误，都有可能会导致生产活动出现运行问题。

4.3 对PLC以及变频器通讯程序进行设计

这一环节是保证PLC 和变频器通讯实际应用熊的关键因素，需要结合实际的应用场合来判断PLC 和变频器通讯之间的联系方法，并明确它们之间的运行条件，这样才可以保证通信程序设计的有效性[8]。当两者处于通信状态下，PLC 和变频器之间会选择使用主从应答的凡事来实现通信的效果。此时可以将PLC 当做是主机以及通信的主要途径，利用其主机的功能发出控制指令，进而控制相应的变频器来完成指令。此时变频器为从机器，是属于被动状态的，当接受指令之后进行被动工作。PLC 以及变频器的连接媒介为电缆，因此变频器可以接受到PLC 所传递的信息和指令，进而完成通信工作，对PLC 进程编程。当设计PLC 的程序时候，需要利用系统初始化脉冲，进而将PLC 中的有关参数输入到寄存器中。PLC 会下达相应的指令，使PLC 和变频器之间的通信工作可以顺利完成，让各种信息数据可以有序的输入和输出。

5 结束语

在电动机控制装置中使用PLC 通信模块，可以对多个电动机进行同时控制，并且还降低了控制所需要的成本投入，在调速方面也变得更加灵活，且调速具有一定的可靠性。同时应用了触摸屏之后，可以利用PLC 对变频器的参数设定情况进行监控，让参数设定变得更加简单且具有准确性。在实际的生产活动过程中，应当积极使用PLC 和变频器通讯，对在生产过程中的多个电机系统实施调速以及自动控制，促进工业活动的自动化发展。现代化工业不断发展的过程中，如何对庞大的工业系统进行调控已经成为了制约工业发展的关键因素，必须要对这一问题进行重点解决。经过目前对PLC 以及变频器通讯应用实际效果进行分析，发现两者之间进行信息合作，可以对生产活动进行动态化的监督以及控制，值得在今后的生产活动中广泛应用。