淺談PLC與內燃機變頻器通訊的應用

張智梟

摘要：在當今社會，變頻器已經被廣泛應用到了社會的各個領域，且在越來越多的行業中都發揮出了其自身的顯著優勢與價值。但是因為變頻器自身的通訊自動化控制水平有限，所以在具體的應用中，其功能發揮也受到了一定程度的限制。而隨著PLC的應用與發展，內燃機變頻器通訊方面的自動化控制水平也開始得到了顯著提升。基于此，本文就對PLC和內燃機變頻器通訊的應用進行分析，以此來為內燃機變頻器自動化程度的提升及其良好發展提供相應參考。

關鍵詞：內燃機變頻器;PLC;通訊

0? 引言

在當今的汽車、輪船等的應用中，內燃機通訊效率將會對其工作效率起到直接的影響作用，同時也可以進一步提升此類機械設備中內燃機運行的流暢性。在以往的機械自動化控制中，通常都采用內燃機變頻器來進行控制。但是因為內燃機變頻器在通訊方面并不具備足夠的自動化程度，所以內燃機的生產效率也就受到了一定程度的不利影響。為實現內燃機變頻器通訊效率的進一步提升，滿足內燃機在生產中的實際應用需求，就需要對PLC加以合理應用，通過PLC來進行內燃機集成系統的變頻控制，以此來實現內燃機變頻器通訊效率的提升。

1? PLC在內燃機變頻器通訊中的應用意義概述

通過大量的應用實踐證明，在通過PLC集成系統進行內燃機變頻器自動化控制之后，內燃機變頻器中的全部起停故障都是通過PLC的開關量進行端對端控制。同時，在將PLC集成系統應用到了內燃機變頻器中之后，內燃機變頻器的控制手段也實現了多樣化。隨著當今RS-485形式的先進通訊方式應用，PLC在其中的優勢更是得到了充分發揮。通過PLC集成系統的應用，讓該通訊方式在以往通訊基礎上實現了抗干擾能力的進一步提升，內燃機變頻器也實現了傳輸速度和傳輸速率的顯著提升，且這種內燃機變頻器的造價也比較低。所以在具體的內燃機自動化控制中，可通過增強PLC和內燃機變頻器之間的串行通訊方式對整個機械系統進行遠程監控，并使其實現自動化的變頻控制。

2? 基于PLC的內燃機變頻器通訊工作原理概述

在基于PLC的內燃機變頻器具體通訊過程中，其主要原理是將PLC集成系統作為主機，將內燃機變頻器作為從機。在整個系統中，主機負責所有的電碼傳輸控制。具體工作中，PLC會向各個地方不停進行電碼發送，而其他的內燃機變頻器也將會不斷地對來自于PLC主機的電碼進行響應。通常情況下，一臺足夠先進的PLC主機可以攜帶的從機數量都比較多，最多可達到31臺。在這樣的情況下，整個的PLC自動化控制系統就形成了一個比較龐大的控制系統工程，所以在具體的通訊傳輸過程中，可通過傳輸速率以及傳輸格式的統一設置來實現信息接收水平的顯著提升[1]。

3? 基于PLC的內燃機變頻通訊系統配置分析

3.1 內燃機變頻器的合理選擇

在變頻通訊系統中，內燃機變頻器是否得到合理選擇將會對其配置水平起到決定性作用，因此在具體的系統配置中，一定要充分注重內燃機變頻器的合理選擇。首先，需要對內燃機調速器提供出的串行通訊技術加以注重，如果其串行通訊在多種現場總線方式下都可以獲得支持，此內燃機變頻器就不需要在后期的運行中增加任何的附加費用，這種通訊方式也可以實現價格的最大化降低。通過這樣的通訊方式，可進行狀態格式化以及自動化控制，同時也可以對通訊結構等多種數據進行高效傳輸。

3.2 PLC的合理選擇

在內燃機變頻通訊系統的配制過程中，合理選擇PLC才是實現系統整體自動化程度提升的關鍵。就當前的市場來看，西門子公司所生產的PLC系統普遍具有較高的水平，其自由多樣的通訊口可以和其他設備之間實現通訊協議的自定義，進而為其與其他內燃機變頻器之間的通訊對接提供足夠便利。在具體的工作中，PLC系統可以借助于自由通訊口和內燃機變頻器通訊口之間進行連接，以此來實現內燃機變頻器運行速度的控制，并對內燃機變頻器運行中的各項參數進行讀取，然后通過將其與外部其他端口之間的對比來進行參數調整[2]。通過這樣的方式，就可以顯著提升整體內燃機系統運行的可靠性，在實現PLC端口數量減少的同時實現內燃機變頻器信息獲取量的增加。

4? PLC和內燃機變頻器通訊應用分析

4.1 MODBUS通訊分析

MODBUS通訊通常是通過PLC主站以及從站所組成的一種通訊形式，其中，主站僅限一臺，從站最多為31臺。具體應用中，信號會從主站發出，從站在接收到相應的信號之后會做出相應反饋，進而實現主站和從站之間特定時刻的單點通訊。為達到這一目標，必須要在主站進行與每一個從站相對應的通訊地址設置，并通過這個地址與從站之間進行通訊，在從站接收到了相應的信號之后，會將響應回饋給主站。

4.1.1 通訊時序

主機程序主要是對主機和從機這兩者之間所進行的信號通訊進行控制，它有著固定的控制方法，即主機負責進行信息傳送，從機負責進行信息響應。在此過程中，主機會按照事先預定好的時序將指令信息數據發送給從站，在從站接收到來自于主站的信息之后，會立即對其進行解讀，并對主站所下達的指令予以執行[3]。在指令執行完畢之后，從站會將應答信息反饋給主站。

4.1.2 通訊格式

就目前的PLC內燃機變頻器而言，通用形式的安川高性能適量控制內燃機變頻器C7是最為常用的一種自動化控制形式的內燃機變頻器。這種內燃機變頻器首次應用了三電平形式的控制方法，這種控制方法在當今世界上屬于一項領先技術，該技術可以將400V級電機在沖擊電壓作用下所出現的絕緣體損傷或者是在軸電壓作用下出現的主軸電腐蝕等問題加以有效解決，讓電流矢量實現多功能、高性能的控制，該內燃機變頻器可以讓各種內燃機保持在一個高精度、高效率的運行狀態。

此類內燃機變頻器在三項異步交流電機中十分適用，借助于此類內燃機變頻器，可以對內燃機電機速度進行有效的控制和調節，且該內燃機變頻器的性能和安全性都非常高，目前已經在全球工業領域中得到了全面認可。在此類內燃機變頻器中，內燃機變頻器MODBUS的通訊格式如表1。

4.1.3 格式信息化

在MODBUS具體的通訊過程中，相應的指令會從主控器中發出，然后到達驅動裝置，在驅動裝置接收到這個指令后，會立即作出響應。在此過程中，每一條指令信息都可以按照四個部分進行劃分，其一是功能碼;其二是驅動器地址;其三是信息數據;其四是錯誤校驗。

功能碼中集合了所有的預置指令編碼，實際通訊功能會對其起到決定性作用，而在安川內燃機變頻器中，通訊功能主要有三個，第一是對儲存器中的內容進行讀取;第二是對回路進行測試;第三是將相應的數據寫入到多個儲存器中。

驅動器地址也就是內燃機變頻器地址，0-32是其區間，如果將0作為預設值，則默認所有的內燃機變頻器都對來自于主控端的指令信號進行自動接收和自動執行，且不對相應信號進行反饋[4]。

信息數據是一組由數據和儲存器地址所組成的數據流，它與有著不同差異性的內容指令相對應，且自身長度也會隨著指令而產生相應的差異性。

錯誤校驗數據位于傳輸信息組的末尾，其主要作用是對內燃機數據通訊傳輸過程中是否存在錯誤進行確認，循環冗余是其主要的校驗方式。

4.2 三菱PLC和通訊模塊分析

在三菱公司所生產的QJ71C24模塊中，與外部設備之間進行連接、并將相應指令傳送給外部設備的通訊方式有三種，其一是MC通訊協議;其二是無序形式的數據通訊;其三是雙向協議形式的數據通訊。其中，無序形式的數據通訊有著比較高的兼容性，可以將預連接的外部設備信息接收規格作為依據，對信息容量或者是長度進行合理更改，同時也可以采用與外部連接設備具體通訊規格相符合的所有信息格式來傳輸相應的信息數據。

在對長度可變形式的信息數據進行接收時，主要的負責部分是接收完成碼;而在對長度固定的信息數據進行接收時，主要的負責部分是接收數據計數。在對該通訊模塊進行實際應用的過程中，操作者可以借助于PLC系統中的順序程序對上述接收完成碼以及接收數據計數的參數進行設置或者是修改。但是在此之前需要對PLC系統的順序程序進行編制，這樣才可以使其與外部連接設備的具體規格相符合，以此來實現對外部連接設備的自動化通訊控制。

在通過接收完成碼進行數據接收的過程中，應該在外部設備信息發送終時將QJ71C24中設定的接收完成碼發送數據添加好，在QJ71C24接收到了相應的接收完成碼之后，會將相應的數據讀取請求反饋信息發送給PLC順序程序，在這個數據讀取請求獲得了允許之后，PLC順序程序內的數據讀取程序將開始對來自于外部連接設備中的數據進行自動接收，一直到接收到了接收完成碼為止[5]。

在通過接收數據計數進行數據接收的過程中，QJ71C24會對來自于預設接收數據技術內的數據進行接收，然后將相應的數據接收以及數據讀取請求發送給PLC順序程序，在PLC順序程序受到了相應的請求之后，將會對數據接收計數中的數據進行讀取。圖1為三菱PLC的信號通訊時序圖。

5? 結束語

綜上所述，將當今先進的PLC技術和設備引入到內燃機變頻器的控制中，可以讓內燃機變頻器的通訊傳輸功能和速率實現全面提升，以此來滿足當今時代中各行各業發展對于內燃機變頻器的實際需求，促進PLC技術以及內燃機變頻器的良好應用與發展。

參考文獻：

[1]劉鴻兵，牛永勝，余鑫.1200PLC與變頻器進行MODBUS通訊的應用[J].內蒙古石油化工，2019（9）：17-18.

[2]張力，李雙鵬，楊小朋，等.基于PROFIBUS-DP的西門子S7-1500PLC與ACS5000變頻器通訊的應用[J].電氣傳動自動化，2019（6）：28-32.

[3]李麗萍.芻議PLC和變頻器的通訊應用[J].科學技術創新，2019（29）：39-40.

[4]張冬梅.淺析PLC與變頻器的通訊應用與研究[J].信息系統工程，2018（4）：42.

[5]李思曄.變頻器與PLC的通訊控制原理及應用分析[J].名城繪，2018（003）：257-258.