PLC通訊總線在高壓變頻器中的應用研究

董一冰

【摘要】本篇文章主要對PLC通訊在高壓變頻器控制系統中的應用設計進行分析和研究，提出通過多種技術來實現高壓變頻器的靈活調節與能耗控制，為以后的PLC通訊總線的應用提供有用的建議。

【關鍵詞】PLC通訊總線；高壓變頻器；控制系統

使用模塊串聯的方式構成主電路的高壓變頻器主要是通過將多個相互獨立的低壓變頻率部位輸出串聯的手段使高電壓能夠直接輸出，這種高頻電壓器是以電力電子管理技術、微電子控制技術、高速光纖通訊技術、自動化智能化技術以及高壓技術等多種學科知識為基礎而研發出來的產品，它是使用了性能高的結構來控制系統，利用精準的數字移相技術以及其他相關控制技術來實現高壓變頻器的靈活控制和能耗控制。

一、控制系統的構成

整個控制系統主要是由觸屏、PLC和相關的控制器這三部分構成，觸屏用于數據信息的交互，例如輸入指令、實時監測情況、實時監測信息、尋找歷史信息、實時輸出錯誤信息、查找歷史錯誤、記錄歷史信息、記錄歷史錯誤等，從而實現與使用者在數據信息上的相互交流。PLC作為一個綜合性很高的系統，在高壓變頻器控制管理系統中主要是對高壓變頻器的電氣邏輯進行處理，同時也控制著執行機構的運行，還有整個電機運轉的流程和向外通訊的接口，在這個過程中運用了其對外部電氣的管理和控制、保護、外部問題的監測以及控制器的各項指令等功能，實現高壓變頻器的變頻變壓功能和保護數據信息的通訊功能。

二、旁路系統

我們知道，高電壓的電源通過高電壓隔離開關和真空接觸儀器到達高電壓變頻器中，高壓變頻器輸出又通過高電壓隔離開關和真空接觸儀器到達高壓電機中，在高壓電機中進行變頻的運轉，另外，高壓電源可以直接通過真空接觸儀器來引動高電壓電機。PLC是整個系統在邏輯運算中的控制中心，尤其是在旁路系統中起著非常重要的作用。如果高壓變頻器在發生故障停止工作的時候便可以快速地、自動地進行切換，將變頻運行變為工頻旁路系統來運行，等到故障解除之后，高壓變頻器又可以自動地變換為變頻運行。

三、PLC通訊控制程序

PLC控制程序采取了模塊化的方式來實現各項功能，可以獲得很好的效果。模塊化后的PLC控制程序能夠極大地提高系統的工作效率、更好地控制質量、有助于多個人進行合作，擴大了各種功能，從而強化了對PLC的管理和控制，這樣一來，現場相關的調試工作人員在對高壓變頻器進行調試時，就可以盡可能地減少PLC程序的失誤，充分發揮高壓變頻器管理和控制的靈活性以及在實際操作中的可擴展性。

（一）PLC開關量信號

要知道，PLC的數據輸出口與高壓變頻器的正轉啟動、高速運轉、中速運轉、低速以及輸入端口是分別連接的。可以直接控制高壓變頻器的啟動、初始化等，也能控制高壓變頻器在運轉時的高速、中速以及低速之間的不同組合，從而使得高壓變頻器在工作時能夠實現多段速度的運行，不過由于PLC使用開關量來控制和管理的，這就使得調整速度的曲線不能呈現出一條連續平滑的曲線，想要精細化地進行調整速度也是很難實現得。總之，通過PLC開關量來控制的方式其調節速度的精準度與采取擴展儲存器系統相比，效果是比較差的。

（二）PLC模擬量信號

通過PLC年模擬量信號來控制高壓變頻器的優點在于PLC控制程序的編程比較簡單而且方便，同時調節速度所呈現的曲線是一條平滑連續的曲線，使得整個系統能夠平穩的運作。但是這種控制方式也有明顯的缺點，一方面它所需要的控制纜線會比較長，特別是DA模塊使用電壓信號輸出的時候，其線路會出現較大的電壓降低現象，從而使系統的可靠性得不到保證；另一個方面這種控制方式的造價比擴展式通訊控制系統高很多，經濟性比較差。

（三）PLC通訊程序的實際應用

主要包括了程序的初始化、高壓變頻就緒的判定、高壓分離和合起的控制、觸屏的相關接口、整個系統的通訊、高壓電機的控制、問題故障的解決、問題故障的分析以及其他相關的部分。下面簡述關于這些部分所實現的功能。

（1）主程序會依據實際的條件來調整各個子程序的運作；

（2）當PLC通訊總線程序上電之后，PLC程序初始化模塊就會開始運作，它會對通訊的接口進行相應的設置，使得通訊的接口能夠實現PLC與控制器之間通信，還能使PLC和主控制器專門性的寄存器與發生的各種問題故障進行初始化工作。

（3）然后利用PLC通訊系統的邏輯功能對系統狀態給出相應的標志位，例如系統已經準備就緒、高電壓合閘允許、高電壓已經合上、請求進一步的運行等等。（4）用戶可以對高電壓的開關以及高壓變頻器相關的開關的分合閘來控制和管理工頻運行和變頻運行之前的轉換，還可以通過控制來保護問題故障出現時導致的跳閘情況。

（5）工作人員可以通過觸屏接口來查看整個系統運轉時的電流大小、電壓大小、頻率高低等情況，從而對整個系統的參數進行科學、合理地設置。

（6）高壓電機控制模塊主要是控制和處理電機的啟動、停止運作、初始化、工頻運行和變頻運行之間的變換等。

（7）如果系統出現了故障，那么相應的控制器就會發出故障信息，要是遇到比較嚴重的故障，便會直接斷開高壓變頻器前端口，從而切斷了相關設備的電源或者是將其快速轉換為工頻的運行模式，對整個系統進行保護。

（8）故障分析模塊主要是將控制器輸送到PLC通訊系統的數據信息進行翻譯，從而將相應的數據顯示在觸屏上。

（9）模擬量處理系統可以將從外部收集到的數據信息轉化為高壓頻率相應的信號，或者是直接將控制器輸送的一定頻率和運行的頻率通過觸屏顯示出來。

（10）PLC控制系統還包括了其他的功能，主要有溫度顯示功能、新擴展功能、遠程讀取功能等。

四、結束語

通過對PLC在高壓變頻器中的應用探究，有利于提高變頻控制系統的設計更加科學性、合理性和先進性。總的來說，PLC通訊總線在高壓變頻器中的應用是比較廣泛的，采取PLC對外部獲取的數據信息進行處理、電氣相關邏輯進行處理以及高效地控制執行機構，可以說PLC是一個綜合性很高的系統。旁路系統能夠實現工頻運行與模式變頻運行模式之間的相互轉化，新型的高壓變頻器具有速度快、節能多、運行平穩等優勢，適用于不同的生產環境當中，還能滿足高壓電機變頻調速等多種要求，其未來的發展前景是非常好的。

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