PLC自動控制技術在變頻器中的應用

向 勇

(貴州工業職業技術學院，貴州 清鎮 551400)

0 引言

近年來，我國工業發展迅速，企業規模、標準化水平不斷提高，與此相適應的機器自動化改革迫在眉睫。隨著我國對自動控制技術的研究不斷深入，PLC自動控制技術自引進之日起即受到廣泛關注，如今已被應用到各個領域。我國傳統的變頻器存在靈活性差、操作復雜、人工成本高等弊端，正逐漸轉向開發自動化生產方向。PLC自動控制技術相當于一個微型邏輯編輯器，將PLC自動控制技術應用于變頻器中，可以很好地解決以往問題，通過合適的PLC模塊型號，建立通信協議以控制變頻器自動化工作，減少信號之間的誤差值，對相關設備進行有效控制，提高變頻器的工作效率，實現自動化工作模式。

1 選擇PLC模塊型號

PLC模塊型號較多，企業選擇范圍較廣。現在廣泛應用的PLC模塊產品，基本上是按標準I/O點數設計。例如35MR型PLC模塊、45MT型PLC模塊、S7-200型模塊、FM355-2型PLC模塊等[1]。PLC模塊還可以從硬件外形上區分，可分為向量輸入-輸出型、狀態輸入-輸出型、晶體管輸入-輸出型。PLC模塊產品基于運行機理可分為解釋說明型和編碼破譯型。解釋說明型PLC模塊用來解釋各節點的PLC語言，如梯形圖、IL指令表等語言，在設備機器上運行時，采用指令、解釋和執行方式進行讀碼[2]。編碼破譯式 PLC模塊是將每個節點編譯成一條程序，即在每個節點上完成PLC指令代碼和目標邏輯轉換，并將其下載到機器設備中直接使用。在選擇PLC模塊型號時，要綜合考慮變頻器的性能和生產水平，根據變頻器功率對PLC模塊進行選擇后，設置適當的連接端口和信號格式，便于統一管理協調。

2 建立PLC通信協議

通信協議是指設備各方為了完成通信目的所必須遵循的條款和項目，實現節點信號和設備相互連接，實現數據通訊系統的不同位置、共享信息和分配。PLC自動控制技術在變頻器中的應用關鍵在于建立PLC控制通信協議。在變頻器系統中使用的通信協議可以分為mb通信和自由接口端的通信協議，在具體應用情況下，應根據變頻器特性以及PLC模塊型號的適配情況，進行選擇。

首先將每個控制節點的信號數據進入通信協議，再由通信協議整理收集的節點信號、翻譯和重編，完成后向狀態估計器發送已處理的信號，對其進行狀態估計是否能夠執行，進行狀態估計，最終控制變頻器的操作系統，達到自動控制變頻器的效果，其具體流程如圖1所示。

圖1 PLC控制協議流程圖

運用PLC控制技術控制變頻器，通過對各節點信息的整合，調整變頻器的工作狀態，變頻器的工作狀態會反饋給狀態估計器，影響PLC的控制系統，兩者之間有資源共享、互相制約的特點，不斷調整狀態維持平衡，正是基于此特點，才能保障變頻器高效穩定運行，減少誤差值，達到很好的控制效果。

3 基于PLC控制技術的變頻器自動化工作模式

PLC 技術在變頻器的應用，可以提高變頻器的自動化水平，形成變頻器的自動化工作模式，彌補變頻器靈活性差、操作復雜、人工成本高等弊端，也可以提高變頻器的利用效率，促進企業一體化、標準化生產標準，提高企業的生產效率。PLC技術通過不斷校準節點信息與狀態估計器之間的誤差來保障變頻器的自動化效率[3]。因此變頻器與PLC自動控制技術的協調性變得至關重要。兩者之間必須保證語法的一致性，包括傳輸向量、信號格式、信息解讀方法和編譯邏輯等。為了減少干擾，減少節點與狀態估計器的誤差值，更高效地建立PLC自動控制技術與變頻器之間的語法一致，建立數學模型如下：

Prob{(k+1)=j(k)=i}=πij

(1)

其中πij≥0，為狀態i轉移到狀態j的轉移概率，其具體數值和通信網絡參數有關。k表示各個節點的權限；i表示狀態評估器接收到的數據；j表示該節點生效后機器運行的狀態。由該模型可知，當PLC實行控制指令k時，變頻器的狀態j也隨之改變。每個節點對狀態估計器的波動影響造成一定的誤差值，現利用此模型推導出各節點的誤差值，結果如表1所示。

表1 各節點誤差值

由表中結果可知，節點1的誤差平均值為0.12，節點2的誤差平均值為0.31，節點3的誤差平均值為0.24，各節點平均誤差值為0.27。在變頻器的自動化工作中要求誤差值在0.3～1.5，才能達到機器自動化的要求。由此可見，提出工作模式誤差值在0.27，符合要求，可以實現變頻器自動化工作模式。

4 結語

此次研究將PLC自動控制技術應用于變頻器中，為提高變頻器工作效率提供技術手段。但由于缺乏實際調研，導致數據不足。希望為變頻器的自動化工作模式提供借鑒意義，為PLC自動控制技術的應用提供理論研究意義。