基于PLC通信方式的闭环调速控制

王啸东

（南京铁道职业技术学院（苏州校区），江苏 苏州 215137）

1 引言

随着工业控制要求的不断发展，对电机速度控制的要求也越来越高，一般需进行闭环控制。交流电机调速的方法很多，调压、串级、滑差、变频等方式都不同程度地应用于各种工控领域中。随着变频技术的发展，变频器越来越多地被应用于调速场合。PLC作为一种新型的工业控制装置，以其高抗干扰能力、高可靠性、高性价比且编程简单，在诸多领域得到了越来越广泛地应用，采用PLC与变频器组合来构成闭环调速控制系统则能达到理想的效果。本文介绍了由PLC、变频器和编码器组成的交流变频闭环调速系统，重点介绍了基于PLC RS－485通信技术的闭环调速的应用方法。

2 系统组成及原理

交流电机速度闭环控制系统的组成框图见图 1，整个系统由PLC、A/D模块、变频器（具有RS－485通信功能）、485通讯模块、交流电机和旋转编码器组成。其工作原理为给定的速度与经由PLC的A/D反馈回来的实际速度相减产生误差，经过PLC的比例积分得到控制量，再由RS－485接口输出到变频器以驱动交流电机，从而达到调节电机转速的目的。由于PLC与变频器之间没有采用D/A进行转换，而是采用了RS－485进行数字通信，有效的提高了系统的抗干扰能力。

图1 系统组成框图

3 PLC与变频器通讯控制

随着生产工艺对设备自动化的要求越来越高，通信功能已成为现代变频器一种“标准配置”。采用通信的好处主要有以下几点：简化了硬件；提高了信号的传输精度；维护工作量小；能与高层网络方便地交换信息，从而实现工厂的高度自动化。整个系统中PLC和变频器、上位机均通过RS－485进行串行通讯。要实现PLC对变频器的通信控制，必须对PLC进行编程；通过程序实现PLC对变频器的各种运行控制和数据的采集，通信格式，见表1。

4 闭环调速系统的软件设计

为提高整个系统的控制精度，减少干扰信号对系统的影响，采取了硬件滤波和软件滤波措施，一方面对测速发电机的信号采用了RC滤波电路进行滤波。另一方面在设计程序时编制了一个算术平均滤波子程序，取得了较明显的效果。

表1 通信格式

5 设计中应注意的问题

在变频调速系统的设计中应注意以下3点：

（1）变频器、PLC、接触器等可安装在一台控制柜内，可就地或远程控操作，方式简单灵活。若生产需要，本系统也可方便接入DCS或上位机，建立人机界面的监控系统等。

（2）用PLC组成闭环自控系统，在实现自动调节的过程中，为防止PLC的扫描周期的影响，PLC运算应采用定时中断的方式，定时中断的时间周期可根据系统的调速指标和控制精度来设定，同时还需考虑系统在加给定到系统运行输出的时间延迟。

（3）电机在变频或工频供电方式下切换时，须保证各接触器闭合和断开顺序以及足够的延时，以防止电机绕组产生的感应电动势加载到变频器的输出逆变桥上，造成损坏。

6 结束语

本文介绍了一种用基于PLC通信方式实现电动机闭环调速的实现方法。该变频闭环调速系统，结构简单，配置灵活，其稳态性能满足高性能要求的生产场合，值得在设计过程中大力推广应用。

1 何书森.实用数字电路原理与设计［M］.福州：福建科学技术出版社，2002.

2 于海生.微型计算机控制技术［M］.北京：清华大学出版社，1999.