冶金工程中变频器与P L C通讯探讨

孟兆鹏

（莱芜钢铁集团有限公司设备检修中心，莱芜 271104）

冶金工程中，很多重要的设备均采用了变频运行模式，比如烧结厂的环冷机、烧结机、圆辊，选矿厂的圆盘给料机、水泵及渣浆泵等。在这些生产设备中，均应用了市面上比较主流的变频器品牌，在变频控制上，在传统的DI与DO通道控制中设有现场总线控制功能，并且还连接了通讯接口或者通讯模块，这就提供了另外一种有效的变频器控制手段，也就是PLC与变频器通讯方式。利用PLC与变频器通讯的控制手段，可利用性能更高的结构控制系统，进而实现变频器的灵活控制与能耗控制。

1 控制系统的主体构成

整个变频系统的主要构成为触屏、PLC总线与相关控制器。触屏的主要作用在于实现数据信息间的交互，为信息发布、接受、展示等提供便利，具体如输入控制指令、监测实时的控制情况、查询历史信息、错误信息的实时输出、记录与查找历史错误信息等，借助触屏实现使用者在数据信息上的相互交流[1]。

PLC总线为综合性很高的系统，在高压变频器控制管理系统的的作用主要是处理高频变压器的电气逻辑，并且控制执行机构运行，此外还包括整个电机运转流程及向外通讯接口，再次过程中主要实现对电机外部电气管理、控制、保护及运行监测，以此实现变频器变频变压功能及保护数据信息通讯的作用。相关控制器主要为PLC总线控制提供重要的辅助，以此实现变频器有效控制。

2 旁路系统

在冶金工业生产中，高电压电源利用电压隔离开关以及真空接触仪器到达高压电机，在高压电机中进行变频运转[2]。此外高压电源可直接用真空基础仪器引动高电压电机。在旁路系统中，PLC总线为整个系统的逻辑运算控制中心，在系统控制中起到非常重要的作用。

此外，变频其如果发生故障，在停止工作的时候也可以快速、自动进行切换，将变频运行转变成工频旁路系统运行，在故障完全消除后，高压变频器又可以转变成变频的模式运作，这样主要是保证电机生产的持续进行。

3 PLC通讯控制系统

PLC通讯控制系统主要应用了模块化的方式，以此实现各种功能，这样能够获得很好的效果。经过模块化后的PLC控制程序，可以极大的提升系统工作效率、提高控制质量，并且还可以实现多人的合作，这样可以达到扩展系统各项功能，进而实现对PLC总线的管理及有效控制[3]。同时，现场相关调试人员对高压变频器进行调试后也可以尽可能减少PLC呈现失误的情况，这样可以有效发挥高压变频器管理以及控制灵活性，增加变频器实际操作中的扩展性能。

3.1 PLC开关量信号

PLC通讯中，PLC数据输出、高压变频器的正传启动、高转速运行、中转速运转、低速运转同输入输出端口分别连接，这样主要是实现高压变频器的直接启动与初始化，同时还可控制高压变频器运转时能够实现高速、中速与低速间不同组合的切换，进而使得变频器在实际的工作中可以实现多段速度的切换及运行。但是PLC控制系统主要使用开关量进行控制及管理的，因而调整速度的曲线并不会呈现连续平滑的曲线，因而想要精细化调整速度也较难实现。总而言之，借助PLC开关量信号控制调节速度的精准度有待提升，实用性较差。

3.2 PLC模拟信号

利用PLC模拟量进行变频器的控制，其优点主要是PLC控制程序的实际变成较为简单，并且使用起来也比较方便，且调节速度呈现的曲线一般为平滑连续曲线，这样整个控制系统可以平稳的运行[4]。然而PLC模拟信号控制的缺点也比较明显，主要是因为该控制方式所需的控制缆线较长，尤其是DA模块应用电压信号进行输出时，线路常常会出现电压降低问题，这样就容易是系统可靠性下降，此外借助PLC模拟信号控制的方法，造价也往往比传统的扩展式通讯系统要高出许多，经济性比较差。

3.3 PLC通讯系统的具体应用

将PLC通信系统应用到变频器的控制上，主要实现了下面的功能。

（1）主程序依据实际情况，对各个子程序运作情况进行调整。

（2）PLC通讯总线程序接上电源，PLC程序就会运作初始化模块，这会对通讯接口进行相应设置，进而使通讯结构实现PLC与控制器间的通信，同时使得PLC同主控制器发生的各种故障问题得到处理。

（3）借助PLC通讯系统逻辑功能，对系统状态给出相应标志为，如给出系统准备就绪、允许高电压合闸、高电压合拢与进一步运行请求指令。

（4）用户可以利用系统中设有的高电压开关、高压变频器开关，控制及管理工频、变频运行间的相互切换，同时利用控制来保护问题故障时引起的跳闸情况。

（5）利用触屏接口，可查看整个系统运转时电流及电压大小情况，这样可以对整个系统的相关参数做科学及合理的设置，保证系统的稳定运行。

（6）高压电机控制模块控制与处理电机启动、停止、初始化、工频运作和变频运作间的相互转变，发挥电机的生产作用。

（7）系统若存在故障，系统中的相关控制器会报告故障的信息，便于人员处理。如果故障比较严重，对系统运行造成巨大影响，则会直接切断高压变频器的前端端口，进而使得相关设备电源断开或者将设备转变成公平的运行模式，以此实现对整个系统的保护[5]。

（8）针对系统故障，可利用故障分析模块，通过将控制器输送至PLC通讯系统，对系统化中数据信息进行翻译，并且将翻译的数据显示到触摸屏中。此外，借助模拟量系统可搜集外部数据经转化变成高压频率的信号，最终通过触摸显示屏直接将控制器输送的频率及控制频率显示。

（9）PLC控制系统还包含了其它功能，必须温度显示功能、新扩展功能、远程读取功能等。

4 结束语

综上所述，PLC通讯在变频器的应用中价值显著，应用PLC处理外部获取的信息数据，可以实现工频到变频模式间的相互切换，利用PLC通讯有助于提升变频控制系统的科学性、合理性与先进性，同时新型的控制体系满足冶金生产这一复杂的生产行业，进而为行业的发展提供重要帮助。

[1] 董一冰.PLC通讯总线在高压变频器中的应用研究[J].东方教育，2014，14（z2）.

[2] 王永顺.变频器与PLC通讯的设计方法[J].工程技术：引文版，2016，23（4）：00003-00003.

[3] 李爱卿.PLC与变频器的通讯应用与研究[J].有线电视技术，2016，15（6）：106-108.

[4] 张康，储昭碧，宁君宇等.基于Pro fi bus网络的西门子PLC与双台S120变频器通讯的实现研究[J].制造业自动化，2015，6（16）：5-8.

[5] 洪磊，封峰，赵磊等.基于Modubus-RTU协议的变频器与PLC通讯在压力机上的应用[J].锻压装备与制造技术，2015，50（4）：38-40.