PLC与变频器间的通讯实现
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摘要：近年来，随着科学技术的发展，变频技术越来越成熟，它作为驱动调速的主要设备，与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制，有许多优点，另外，由于plc的功能强大，容易使用、高可靠性，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本文以PLC与变频器的通信设备为依据，分析了通信过程的实现。
关键词：调变频器；PLC控制；变频器
中图分类号：TN77文献标识码： A
引言
PLC作为工业自动化控制的主流设备，以控制稳定、数据分析功能强大、通信能力强等特点，广泛地应用到各行各业中，受到广大了自动控制行业的青睐，在垃圾焚烧发电、钢铁冶金及纺织工业等有着广泛的应用。随着控制技术不断发展，基于PLC的变频器控制方法也不断增多，为减少设备干扰，实现安全、稳定控制，对通信控制质量也有了提升要求。
一、PLC系统特点
1、可靠性高、抗干扰能力强，平均故障时间为几十万小时。而且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰措施。
2、编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继电器控制形式的梯形图编程方式，很容易作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计了如步进梯形指令等，进一步简化了编程。
3、设计安装容易，维护工作量少。
4、适用于恶劣的工业环境，采用封装的方式，适合于各种震动，腐蚀，有毒气体等的应用场合。
5、与外部设备连接方便，采用统一接线方式的可拆装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电气规格。
6、功能完善、通用性强，体积小、能耗低，性能价格比高。
二、PLC与变频器的控制方法
1、操作面板控制
操作面板控制主要是对变频器进行本地的操作，并且是出于电动机转速不频繁的变化的场合。
2、变频器的端子控制
变频器的端子控制是通过对变频器控制端子上的逻辑输入口的逻辑组合，以此来设置各种的预制速度，再通过逻辑输入口放入启动、停止端子和输出频率的改变，控制电动机场合按先前设定的几个固定频率进行运转。端子控制是最早出现的控制方法，它的控制一般是变频器的控制多，所以就需要大量的PLC输入或输出的点数就越多，会导致成本控制的加大，而且这种控制是以关量来进行控制的，对于平滑线的调速不能实现连续调速，也不能进行精确调速，这就使得它只能应用在对于调速的精确要求低，变频器的数目少及不需要信号反馈的控制系统中。
3、变频模拟
模拟控制是以PLC配置的DA模拟量来对变频器进行控制的，而且DA模块的一个通道通常只能控制一台变频器，它的工作流程是：通过DA的模拟量的模块把PLC的数质量改变为4-20mA的电流信号或10v以下的电压信号，以此来对变频器进行控制，通过对PLC的数质量进行改变，从而改变模拟量的大小，实现电机的变速，这种控制方法的编程比较简单，可以对平滑线进行连续的调速和工作性能稳定，但是由于模拟量主要是运用于对电压信号的输出的，所以在电缆线控制比较长的时候，控制线路很容易出现电压降，影响系统的安全性和可靠性。
4、通信控制
通过通信控制的方式，把串行电缆进新房简单的连接，实现变频器的远程控制和监视。该方式可以节约上位机的A/D、D/A的模块，对变频器上的模拟量I/O可以忽视，改进数质量I/OO（红色部分是否多字呢，看不懂什么意思）上的缺点，使得转速给定的高精度和高稳定性得以实现，并且可以从这些使上位机得到足够的信息，保证机械的有效运行[1]（红色部分是否多字呢，看不懂什么意思）。而不同变频器和控制器间的通信协议是不同的，对于不同设备和不同系统间的信息交互，关键的问题还是在于对通信协议的研究。
三、PLC与变频器通信配置
1、通信系统硬件构成及安装方法
FX3U系列的可编控制程序PLC为一台，485ADP的通讯模板一块，安装在主机的左侧，扩展存储盒为一块，含有通讯口的RS485变频器为两台，总数量要在8台以内，电缆为RJ45，终端电阻为100Ω，人机界面为一台。整个安装过程为：首先，使用专用压线钳把RJ45水晶头与电缆一头压接，而另一头依照变频器说明书连接到485ADP的通讯模板上；然后，将PLC主机左侧的面板盖打开，把通讯模板与功能扩展器安装到后盖的面板上；接着，把型号为RJ45的电缆连接到变频器PU口上，变频器末端接收信号之间应连接100Ω电阻，这样做的目的是为了防止因信号传送速度及距离等缘故，造成通讯障碍发生。
2、通信参数设置
为准确建立通信，需要在变频器当中，设置相关参数，像通信速率、站号、等待时间及奇偶校验等，其参数设定是通过操作面板来实现的。PLC参数设置主要包含数据长度是7位，没有协议通信，停止位是1位，站号设置成00，奇偶校验设置为偶数，传输速率是9.6千bps，超时的判定时间设置为1，设置参数能运用相应软件来设置，变频器当中的通讯速率及PLC当中的传输速率所设定的应当一致，对于变频器项目及指令代码的设定可按照变频器的说明书内容进行操作，变频器及PLC通信的实现是依靠电缆链接的。
四、通信系统的实现
在通信过程里，PLC是主机，而变频器是从机，PLC及变频器间是通过主从方式来通讯的，在一个网络通信当中，仅能存在一台主机，并通过站号来区分从机不同，PLC与变频器间采取半双工双向来通信的，变频器只有接收到PLC主机给出的读写命令之后，方能发送命令。例如：对变频器运行给予控制的PLC指令程序，LDX0-SETM0-LDM0 ERTR K11…H02，在这里PLC主机通过站号1向变频器发送正转的指令，此时，K0是站号，而运行指令是HFA，正转指令是H02，通过RSTM0，此指令执行结束。又如，变频器运行的监视，此时PLC的指令程序为LDM8000-EXTR K10 K0…D0，其中，LDM8000表示监视开始，PLC主机会监视站号0的变频器频率，而EXTR K10是变频器运行的监视指令，站号0的表示为K0，频率代码表示为H6F，D0所表示的是PLC数据寄存器，也就是读取地址。运用功能扩展的存储器来控制通信编程，这种控制方式较为容易掌握，只要熟练掌握PLC编程，就可知晓查表过程，掌握速度快，硬件费用比较低，其传输距离更远，传输速度也更快，不仅速率提高，编程的方法更为简单，变频器连接数量也增多，还可运用CC及DP等现场总线来控制，这种控制方法更为先进可靠，但控制成本要比扩展存储器的通信控制造价要高出许多，在小型自控系统或者学校当中，可不用DP及CC现场总线的控制方法，应用人机界面可对操作人员及控制系统间的对话与信息进行交换，并能代替原来的按钮开关、控制面板与指示灯等设置，还能实现远程监控，并显示信息，准确掌握整个机器状况，防止错误出现。
结束语
基于PLC通讯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
[1]王妍.基于RS485的PLC与变频器通信实现[J].现代机械，2010（4）：185.
[2]梁廷魁.RS485串行通讯在自动生产线上的应用[J].数字技术与应用，2011（2）:124 .
[3]顾晓辉.运用PLC和变频器实现电机多段调速[J].机床电器，2011（3）:117.
[4]顾晓辉.运用PLC和变频器实现电机多段调速[J].机床电器，2011（3）:114.
[5]王研.基于RS485的PLC与变频器通信实现[J].现代机械，2010（4）274.
文章所参考文献皆来源于中国知网
作者简介
李志国，1987，男，内蒙古赤峰市，技术员，本科，从事于仪器仪表维护。
岳淑凤，1988，女，内蒙古赤峰市，技术员，本科，从事于维护电工。