基于網(wǎng)絡(luò)計算機與變頻器通訊及控制

王健

【摘要】本文主要闡明變頻調(diào)速技術(shù)及采用PLC控制變頻器應(yīng)用進行分析，并了解變頻器的性能及對電動機控制技術(shù)。通過多種電能屬性及特點進行分析，設(shè)計出一種可以對電機的運行狀況以及變頻器的運行參數(shù)進行一個在線的檢測，不僅如此，還能夠進行遠程監(jiān)控，提升電力系統(tǒng)的自動化水平。

【關(guān)鍵詞】電動機；PLC；變頻器；通訊

變頻器技術(shù)有“工業(yè)維生素”的美譽，是日常生活和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中所需要的一項新技術(shù)；利用變頻調(diào)速滿足工藝要求，實現(xiàn)自動化控制技術(shù)。當(dāng)前，低壓變頻器已經(jīng)非常普遍和成熟，中壓、高壓變頻器也正在被人們關(guān)注和逐步應(yīng)用。因此合理應(yīng)用變頻器是企業(yè)技術(shù)改造以及產(chǎn)品進行更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置，變頻器的出現(xiàn)為工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能閃現(xiàn)了新的亮點。

一、變頻器的概述

從當(dāng)前我國變頻器發(fā)展的方向來看，變頻器具有良好的驅(qū)動性和控制特性已經(jīng)被用戶認(rèn)可，變頻器不僅可以利用自動控制性能提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量，還可以節(jié)約電能，使其在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。本文章主要闡釋的是變頻器在工業(yè)中的應(yīng)用。中、小型通用變頻器主要形式是交-直-交電壓型變頻器，主電路由：1）三相橋式整流電路；2）濾波電路；3）限流電路；4）逆變電路；5）續(xù)流電路；6）能耗制動電路；7）主電路的外圍電路等組成。變頻器的啟?？刂浦饕赏獠枯斎肟刂齐娐房刂?，即合上開關(guān)運行，關(guān)斷則停止。

變頻器的頻率給定方式主要有鍵盤給定和外接給定信號。外接給定信號有兩種：一種為電壓信號，一種為電流信號。變頻器常用保護有過流、過載（過負(fù)荷）和電壓保護功能。過電流是常見的故障，變頻器過流時不能及時抑制住過流，就會使開關(guān)跳閘。過載保護功能主要用于保護電動機過載。他具有反時限特性。過載與工作頻率有關(guān)，電機轉(zhuǎn)速越低，散熱越差，相同電流下，運行時間越短。

1、變頻器的選擇

變頻器的選擇對于電機的有效運行起到了十分關(guān)鍵的作用，變頻器的正確選擇，才能更好滿足設(shè)備容量要求，更加合理、有效的保護設(shè)備運行，保障設(shè)備安全平穩(wěn)長周期運行。

2、正確選擇變頻器

對變頻器的選擇主要從電動機的容量和負(fù)載類型兩個方面考慮。首先我們根據(jù)電動機額定容量來進行選擇變頻器容量，變頻器的容量以及型號的選擇完成后，我們都會根據(jù)電動機的額定電流來設(shè)定變頻器參數(shù)，這樣做的好處是能夠更有效地依據(jù)參數(shù)保護設(shè)備。其次，除了考慮設(shè)備容量方面外，還要考慮電機的負(fù)載類型等方面。例如我們需要根據(jù)電動機負(fù)載的種類對變頻器進行選擇，要選擇符合具有承載容量的設(shè)備。一般通用的變頻器過載容量主要包括125%，60s和150%，60s這兩種，因此需要根據(jù)實際工作情況適當(dāng)增大變頻器的容量。還有一種情況，就是電動機輕載運行時變頻器的選擇，當(dāng)電動機的實際負(fù)載量比電動機的額定輸出功率還要小的時候。這種情況下，我們應(yīng)該選擇與實際電機相符合的變頻器容量。選擇變頻器容量時，既要考慮變頻器的過載能力，又要考慮變頻器工作時的溫升。

三、變頻器的控制方式

為了更好地使用變頻器也需在控制方式的設(shè)計上下工夫。另外變頻器的性能直接決定了變頻調(diào)速系統(tǒng)是否能夠很好地運轉(zhuǎn)。其中交流變頻器最常使用的是轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、V/f協(xié)調(diào)控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制等。在這些控制方式中，運用最廣泛的是直接轉(zhuǎn)矩控制，也可以稱為DTC控制，這一概念的提出在很大程度上解決了矢量控制的不足。

四、PLC的發(fā)展前景以及特點

1、發(fā)展前景

PLC（可編程控制器），隨著計算機技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)以及微電子技術(shù)在不斷快速地發(fā)展，PLC技術(shù)所體現(xiàn)出的發(fā)展總趨勢設(shè)計通用化、系列化以及高性能化。這些特性主要表現(xiàn)為：它的功能在不斷地增多，各種各樣的應(yīng)用板塊在不定期的推出。這樣能夠使各種規(guī)模的自動控制系統(tǒng)的發(fā)展更加可靠、更加實用。因此，專用化、低成本、模塊化、高性能的PLC受到人們的青睞。隨著產(chǎn)品生產(chǎn)過程更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，PLC生產(chǎn)廠家所使用的一些硬件以及在編制時用到的工具更新速度非?？?。這樣就可以使不同的產(chǎn)品之間相互兼容、組網(wǎng)相對更加便利，這樣做的好處是能夠更加方便用戶的使用，從而同時擴大產(chǎn)品所應(yīng)用的領(lǐng)域。

2、特點

PLC作為一種可編程控制器，它的主要功能是計數(shù)控制、步進（順序）控制、定時控制、邏輯控制、數(shù)據(jù)控制、PID控制、數(shù)據(jù)處理、通信和聯(lián)網(wǎng)。而且根據(jù)不同的功能要求可以制定出不同的模塊來滿足工作需求。其最主要的特點是：采用模塊化結(jié)構(gòu)；所用到的編程簡單易學(xué)；安裝過程簡單；維修過程方便、具有豐富的I/O接口模塊。

五、PPI通信協(xié)議的使用

所謂的PPI通信協(xié)議是西門子專門為S7-200系列PLC而開發(fā)的一種通信協(xié)議，它主要是用與S7-200的編程、S7-200系列PLC之間所進行的通信以及與HMI產(chǎn)品之間所進行的通信，這樣一來能夠通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜來進行聯(lián)網(wǎng)。其中波特率可以設(shè)成9.6KB/s、19.2KB/s和187.5KB/s。PPI還屬于一個主從協(xié)議，在這個協(xié)議中，S7-200一般是被作為從站，不主動發(fā)送信息，只有當(dāng)主站有請求時才會作出響應(yīng)。若將S7-200設(shè)置為PPI主站模式，則結(jié)果是這個S7-200 CPU在RUN模式下能夠作為主站，同時可以利用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令（NETR、NETW）來讀寫另一個S7-200的數(shù)據(jù)。不用擔(dān)心的事，在S7-200作為PPI主站時，我們?nèi)匀豢梢詫⑵渥鳛槠渌髡镜膹恼?，以此來響?yīng)其他主站的請求。

結(jié)束語

本文通過研究PLC對變頻器的控制，是為了更好的滿足工藝要求，利用PLC編程通過計算機對變頻器電機進行控制，實現(xiàn)機電一體化。如何更好地結(jié)合智能控制，設(shè)計出更好地智能控制策略，也是未來進一步發(fā)展和研究的方向。

參考文獻

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