PLC自動(dòng)控制技術(shù)在變頻器中的應(yīng)用

向 勇

(貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 清鎮(zhèn) 551400)

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)發(fā)展迅速，企業(yè)規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化水平不斷提高，與此相適應(yīng)的機(jī)器自動(dòng)化改革迫在眉睫。隨著我國(guó)對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的研究不斷深入，PLC自動(dòng)控制技術(shù)自引進(jìn)之日起即受到廣泛關(guān)注，如今已被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。我國(guó)傳統(tǒng)的變頻器存在靈活性差、操作復(fù)雜、人工成本高等弊端，正逐漸轉(zhuǎn)向開發(fā)自動(dòng)化生產(chǎn)方向。PLC自動(dòng)控制技術(shù)相當(dāng)于一個(gè)微型邏輯編輯器，將PLC自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于變頻器中，可以很好地解決以往問(wèn)題，通過(guò)合適的PLC模塊型號(hào)，建立通信協(xié)議以控制變頻器自動(dòng)化工作，減少信號(hào)之間的誤差值，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有效控制，提高變頻器的工作效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作模式。

1 選擇PLC模塊型號(hào)

PLC模塊型號(hào)較多，企業(yè)選擇范圍較廣?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的PLC模塊產(chǎn)品，基本上是按標(biāo)準(zhǔn)I/O點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)。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(qū)分，可分為向量輸入-輸出型、狀態(tài)輸入-輸出型、晶體管輸入-輸出型。PLC模塊產(chǎn)品基于運(yùn)行機(jī)理可分為解釋說(shuō)明型和編碼破譯型。解釋說(shuō)明型PLC模塊用來(lái)解釋各節(jié)點(diǎn)的PLC語(yǔ)言，如梯形圖、IL指令表等語(yǔ)言，在設(shè)備機(jī)器上運(yùn)行時(shí)，采用指令、解釋和執(zhí)行方式進(jìn)行讀碼[2]。編碼破譯式 PLC模塊是將每個(gè)節(jié)點(diǎn)編譯成一條程序，即在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上完成PLC指令代碼和目標(biāo)邏輯轉(zhuǎn)換，并將其下載到機(jī)器設(shè)備中直接使用。在選擇PLC模塊型號(hào)時(shí)，要綜合考慮變頻器的性能和生產(chǎn)水平，根據(jù)變頻器功率對(duì)PLC模塊進(jìn)行選擇后，設(shè)置適當(dāng)?shù)倪B接端口和信號(hào)格式，便于統(tǒng)一管理協(xié)調(diào)。

2 建立PLC通信協(xié)議

通信協(xié)議是指設(shè)備各方為了完成通信目的所必須遵循的條款和項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)信號(hào)和設(shè)備相互連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的不同位置、共享信息和分配。PLC自動(dòng)控制技術(shù)在變頻器中的應(yīng)用關(guān)鍵在于建立PLC控制通信協(xié)議。在變頻器系統(tǒng)中使用的通信協(xié)議可以分為mb通信和自由接口端的通信協(xié)議，在具體應(yīng)用情況下，應(yīng)根據(jù)變頻器特性以及PLC模塊型號(hào)的適配情況，進(jìn)行選擇。

首先將每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)入通信協(xié)議，再由通信協(xié)議整理收集的節(jié)點(diǎn)信號(hào)、翻譯和重編，完成后向狀態(tài)估計(jì)器發(fā)送已處理的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)是否能夠執(zhí)行，進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，最終控制變頻器的操作系統(tǒng)，達(dá)到自動(dòng)控制變頻器的效果，其具體流程如圖1所示。

圖1 PLC控制協(xié)議流程圖

運(yùn)用PLC控制技術(shù)控制變頻器，通過(guò)對(duì)各節(jié)點(diǎn)信息的整合，調(diào)整變頻器的工作狀態(tài)，變頻器的工作狀態(tài)會(huì)反饋給狀態(tài)估計(jì)器，影響PLC的控制系統(tǒng)，兩者之間有資源共享、互相制約的特點(diǎn)，不斷調(diào)整狀態(tài)維持平衡，正是基于此特點(diǎn)，才能保障變頻器高效穩(wěn)定運(yùn)行，減少誤差值，達(dá)到很好的控制效果。

3 基于PLC控制技術(shù)的變頻器自動(dòng)化工作模式

PLC 技術(shù)在變頻器的應(yīng)用，可以提高變頻器的自動(dòng)化水平，形成變頻器的自動(dòng)化工作模式，彌補(bǔ)變頻器靈活性差、操作復(fù)雜、人工成本高等弊端，也可以提高變頻器的利用效率，促進(jìn)企業(yè)一體化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。PLC技術(shù)通過(guò)不斷校準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)信息與狀態(tài)估計(jì)器之間的誤差來(lái)保障變頻器的自動(dòng)化效率[3]。因此變頻器與PLC自動(dòng)控制技術(shù)的協(xié)調(diào)性變得至關(guān)重要。兩者之間必須保證語(yǔ)法的一致性，包括傳輸向量、信號(hào)格式、信息解讀方法和編譯邏輯等。為了減少干擾，減少節(jié)點(diǎn)與狀態(tài)估計(jì)器的誤差值，更高效地建立PLC自動(dòng)控制技術(shù)與變頻器之間的語(yǔ)法一致，建立數(shù)學(xué)模型如下：

Prob{(k+1)=j(k)=i}=πij

(1)

其中πij≥0，為狀態(tài)i轉(zhuǎn)移到狀態(tài)j的轉(zhuǎn)移概率，其具體數(shù)值和通信網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)。k表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)限；i表示狀態(tài)評(píng)估器接收到的數(shù)據(jù)；j表示該節(jié)點(diǎn)生效后機(jī)器運(yùn)行的狀態(tài)。由該模型可知，當(dāng)PLC實(shí)行控制指令k時(shí)，變頻器的狀態(tài)j也隨之改變。每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)狀態(tài)估計(jì)器的波動(dòng)影響造成一定的誤差值，現(xiàn)利用此模型推導(dǎo)出各節(jié)點(diǎn)的誤差值，結(jié)果如表1所示。

表1 各節(jié)點(diǎn)誤差值

由表中結(jié)果可知，節(jié)點(diǎn)1的誤差平均值為0.12，節(jié)點(diǎn)2的誤差平均值為0.31，節(jié)點(diǎn)3的誤差平均值為0.24，各節(jié)點(diǎn)平均誤差值為0.27。在變頻器的自動(dòng)化工作中要求誤差值在0.3～1.5，才能達(dá)到機(jī)器自動(dòng)化的要求。由此可見(jiàn)，提出工作模式誤差值在0.27，符合要求，可以實(shí)現(xiàn)變頻器自動(dòng)化工作模式。

4 結(jié)語(yǔ)

此次研究將PLC自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于變頻器中，為提高變頻器工作效率提供技術(shù)手段。但由于缺乏實(shí)際調(diào)研，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不足。希望為變頻器的自動(dòng)化工作模式提供借鑒意義，為PLC自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用提供理論研究意義。