PLC與變頻器之間通過(guò)通信方式實(shí)施控制

在一些工廠中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，即通過(guò) PLC和變頻器控制某一臺(tái)設(shè)備，而另一臺(tái)通過(guò) PLC和變頻器控制的設(shè)備卻不能同時(shí)運(yùn)行。 如果要同時(shí)使用 PLC （或變頻器）和另一臺(tái)設(shè)備運(yùn)行這兩種技術(shù)，必須通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行操作。

這種情況在現(xiàn)場(chǎng)很常見，特別是在大型、復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程中，需要同時(shí)使用 PLC和變頻器進(jìn)行操作。 如果 PLC中沒有數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，那么將很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通；此外，如果沒有數(shù)據(jù)交換協(xié)議，如果需要對(duì)某臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)就需要使用其他設(shè)備的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。 因此在大型工業(yè)過(guò)程中，如何實(shí)現(xiàn) PLC和變頻器之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通也是一個(gè)很大的問(wèn)題。本文將介紹采用串行通信方式進(jìn)行連接的具體方法和原理及在實(shí)際工程項(xiàng)目中如何使用。

PLC和變頻器之間連接方式

當(dāng)兩個(gè)控制系統(tǒng)通過(guò)通信方式相互控制時(shí)，即 PLC和變頻器之間需要通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信。 PLC和變頻器之間的通信是通過(guò) PLC的串行通信口來(lái)進(jìn)行的，但是，由于 PLC的體積較大，因此在實(shí)際工程項(xiàng)目中可以使用專用 PLC，也可以使用普通西門子小型 PLC。 PLC在其控制系統(tǒng)中有多種形式的通信方式，包括串行通信、并行協(xié)議、同步時(shí)鐘等。 對(duì)于一般情況下采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行通信，也就是在通訊時(shí)選擇兩種不同的通訊設(shè)備；其中（A）是指將兩個(gè)通信設(shè)備各自獨(dú)立地設(shè)置為工作狀態(tài)，即當(dāng)有一個(gè)設(shè)備工作時(shí)才進(jìn)行通訊；（B）是指將兩個(gè)設(shè)備設(shè)置為共享狀態(tài)并分別使用；（C）是指設(shè)置不同的數(shù)據(jù)速率等來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸；（D）是指將兩個(gè)設(shè)備設(shè)置為異步狀態(tài)進(jìn)行通訊。

串行通信的基本原理

串行通信主要有兩種方式：一種是串行通信線路，另一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（LB）通信線路。 LB可以使用串行線或異步線來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，其中兩條并行線分別連接到 A、 B兩端。 串行線可以用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，也可以由其他設(shè)備使用（如 PLC）進(jìn)行控制；異步線連接到 A、 B兩端時(shí)就只能用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)了。 LB使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（LB）通信方式；而 LM （或 N）連接則主要是使用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的串行通信方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和控制設(shè)備上的設(shè)備。

PLC也可以讀取變頻器當(dāng)前所設(shè)定的各種參數(shù)值。其通信過(guò)程是PLC先向變頻器發(fā)送一個(gè)要求讀取參數(shù)的指令，變頻器則要回傳給PLC一個(gè)信號(hào)（包含有要讀取的參數(shù)值），存到PLC的指定存貯單元。PLC再進(jìn)行處理。

變頻器和 PLC間的接口通信

變頻器和 PLC之間通過(guò)使用RS485總線進(jìn)行通信，這種方法適用于連接 PLC和變頻器的串行通信模塊類型相同或相似的情況，即西門子S7-200系列S7-300、S7-400系列、SPT7系列 PLC都可以使用這種方式進(jìn)行通信。 為了在使用這種方式連接 PLC和變頻器時(shí)可以保證通信的安全性，所以使用了安全級(jí)別較高的 AES加密技術(shù)。 西門子在對(duì)變頻器進(jìn)行控制之前需要先經(jīng)過(guò)一次加密，然后再對(duì)其進(jìn)行控制，這樣就可以有效地防止信息被竊取到其他地方。

變頻器與 PLC及變頻器間串行通信方法

變頻器的串行通信與 PLC串行通信類似，但變頻器與 PLC間的通信也要經(jīng)過(guò)“轉(zhuǎn)換”環(huán)節(jié)，在“轉(zhuǎn)換”環(huán)節(jié)中，變頻器間需要進(jìn)行信息傳輸。 當(dāng)兩臺(tái) PLC連接后，由于 PLC是串行通信，所以當(dāng)一家變頻器接收到數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)向另一家發(fā)出數(shù)據(jù)。

通過(guò)改變連接的類型可實(shí)現(xiàn)通信。 從原理上來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸前必須對(duì) PLC和變頻器之間的串行通信進(jìn)行處理，其目的是為了讓接收端知道傳送過(guò)來(lái)的信息是什么。

運(yùn)行狀況監(jiān)控是把變頻器當(dāng)成電流，電壓，運(yùn)行頻率，正反轉(zhuǎn)等各種運(yùn)行狀況送到PLC進(jìn)行處理喝顯示。其通信過(guò)程是，PLC首先要向變頻器發(fā)送一個(gè)要求讀取運(yùn)行狀態(tài)的指令信號(hào)。然后變頻器回傳給PLC一個(gè)信號(hào)（包含有要讀取運(yùn)行狀態(tài)的值），存到PLC的指定存儲(chǔ)單元，PLC再把這些存儲(chǔ)單元的內(nèi)容（即運(yùn)行狀況參數(shù)）進(jìn)行處理或送到觸摸屏上顯示出來(lái)。

在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，需要使用 PLC和變頻器控制某臺(tái)設(shè)備，因此在 PLC和變頻器之間，一般會(huì)采用串行通信方式進(jìn)行連接。

在變頻器跟PLC連接過(guò)程中，會(huì)遇到電壓信號(hào)范圍的不同，就算連接好了也不好使。舉個(gè)例子，變頻器的輸入信號(hào)端子接的是0-10V電壓信號(hào)，此時(shí)PLC輸出信號(hào)又是0-5V，或者兩者反之。

那就要考慮用串聯(lián)方式用限流電阻以及分壓，目的，保證整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)不超過(guò)變頻器和PLC的相應(yīng)容量。

變頻器不僅能接受模擬量和開關(guān)量信號(hào)以及數(shù)字量信號(hào)，還能向外通過(guò)接線端子發(fā)送相應(yīng)的模擬量監(jiān)測(cè)信號(hào)。

利用PLC的開關(guān)量輸出控制變頻器。PLC的開關(guān)輸出量一般可以與變頻器的開關(guān)量輸入端直接相連。這種控制方式的接線簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。利用PLC的開關(guān)量輸出可以控制變頻器的啟動(dòng)／停止、正／反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)速和加減時(shí)間等，能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的控制要求，但只能有級(jí)調(diào)速。使用繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行連接時(shí)，有時(shí)存在因接觸不良而誤操作現(xiàn)象。使用晶體管進(jìn)行連接時(shí)，則需要考慮晶體管自身的電壓、電流容量等因素，保證系統(tǒng)的可靠性。另外，在設(shè)計(jì)變頻器的輸入信號(hào)電路時(shí)，還應(yīng)該注意到輸入信號(hào)電路連接不當(dāng)，有時(shí)也會(huì)造成變頻器的誤動(dòng)作。例如，當(dāng)輸入信號(hào)電路采用繼電器等感性負(fù)載，繼電器開閉時(shí)，產(chǎn)生的浪涌電流帶來(lái)的噪聲有可能引起變頻器的誤動(dòng)作，應(yīng)盡量避免。