PLC自动控制技术在变频器中的应用

2022-02-28向勇

技术与市场 2022年2期

向勇

(贵州工业职业技术学院，贵州清镇 551400)

0 引言

近年来，我国工业发展迅速，企业规模、标准化水平不断提高，与此相适应的机器自动化改革迫在眉睫。随着我国对自动控制技术的研究不断深入，PLC自动控制技术自引进之日起即受到广泛关注，如今已被应用到各个领域。我国传统的变频器存在灵活性差、操作复杂、人工成本高等弊端，正逐渐转向开发自动化生产方向。PLC自动控制技术相当于一个微型逻辑编辑器，将PLC自动控制技术应用于变频器中，可以很好地解决以往问题，通过合适的PLC模块型号，建立通信协议以控制变频器自动化工作，减少信号之间的误差值，对相关设备进行有效控制，提高变频器的工作效率，实现自动化工作模式。

1 选择PLC模块型号

PLC模块型号较多，企业选择范围较广。现在广泛应用的PLC模块产品，基本上是按标准I/O点数设计。例如35MR型PLC模块、45MT型PLC模块、S7-200型模块、FM355-2型PLC模块等[1]。PLC模块还可以从硬件外形上区分，可分为向量输入-输出型、状态输入-输出型、晶体管输入-输出型。PLC模块产品基于运行机理可分为解释说明型和编码破译型。解释说明型PLC模块用来解释各节点的PLC语言，如梯形图、IL指令表等语言，在设备机器上运行时，采用指令、解释和执行方式进行读码[2]。编码破译式 PLC模块是将每个节点编译成一条程序，即在每个节点上完成PLC指令代码和目标逻辑转换，并将其下载到机器设备中直接使用。在选择PLC模块型号时，要综合考虑变频器的性能和生产水平，根据变频器功率对PLC模块进行选择后，设置适当的连接端口和信号格式，便于统一管理协调。

2 建立PLC通信协议

通信协议是指设备各方为了完成通信目的所必须遵循的条款和项目，实现节点信号和设备相互连接，实现数据通讯系统的不同位置、共享信息和分配。PLC自动控制技术在变频器中的应用关键在于建立PLC控制通信协议。在变频器系统中使用的通信协议可以分为mb通信和自由接口端的通信协议，在具体应用情况下，应根据变频器特性以及PLC模块型号的适配情况，进行选择。

首先将每个控制节点的信号数据进入通信协议，再由通信协议整理收集的节点信号、翻译和重编，完成后向状态估计器发送已处理的信号，对其进行状态估计是否能够执行，进行状态估计，最终控制变频器的操作系统，达到自动控制变频器的效果，其具体流程如图1所示。

图1 PLC控制协议流程图

运用PLC控制技术控制变频器，通过对各节点信息的整合，调整变频器的工作状态，变频器的工作状态会反馈给状态估计器，影响PLC的控制系统，两者之间有资源共享、互相制约的特点，不断调整状态维持平衡，正是基于此特点，才能保障变频器高效稳定运行，减少误差值，达到很好的控制效果。

3 基于PLC控制技术的变频器自动化工作模式

PLC 技术在变频器的应用，可以提高变频器的自动化水平，形成变频器的自动化工作模式，弥补变频器灵活性差、操作复杂、人工成本高等弊端，也可以提高变频器的利用效率，促进企业一体化、标准化生产标准，提高企业的生产效率。PLC技术通过不断校准节点信息与状态估计器之间的误差来保障变频器的自动化效率[3]。因此变频器与PLC自动控制技术的协调性变得至关重要。两者之间必须保证语法的一致性，包括传输向量、信号格式、信息解读方法和编译逻辑等。为了减少干扰，减少节点与状态估计器的误差值，更高效地建立PLC自动控制技术与变频器之间的语法一致，建立数学模型如下：

Prob{(k+1)=j(k)=i}=πij

(1)

其中πij≥0，为状态i转移到状态j的转移概率，其具体数值和通信网络参数有关。k表示各个节点的权限；i表示状态评估器接收到的数据；j表示该节点生效后机器运行的状态。由该模型可知，当PLC实行控制指令k时，变频器的状态j也随之改变。每个节点对状态估计器的波动影响造成一定的误差值，现利用此模型推导出各节点的误差值，结果如表1所示。