PLC與變頻器之間通過通信方式實施控制

在一些工廠中，經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的情況，即通過 PLC和變頻器控制某一臺設備，而另一臺通過 PLC和變頻器控制的設備卻不能同時運行。 如果要同時使用 PLC （或變頻器）和另一臺設備運行這兩種技術，必須通過數(shù)據(jù)傳輸方式進行操作。

這種情況在現(xiàn)場很常見，特別是在大型、復雜的工業(yè)過程中，需要同時使用 PLC和變頻器進行操作。 如果 PLC中沒有數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，那么將很難實現(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，如果需要對某臺設備進行控制時就需要使用其他設備的接口來實現(xiàn)控制。 因此在大型工業(yè)過程中，如何實現(xiàn) PLC和變頻器之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通也是一個很大的問題。本文將介紹采用串行通信方式進行連接的具體方法和原理及在實際工程項目中如何使用。

PLC和變頻器之間連接方式

當兩個控制系統(tǒng)通過通信方式相互控制時，即 PLC和變頻器之間需要通過數(shù)據(jù)傳輸方式來實現(xiàn)通信。 PLC和變頻器之間的通信是通過 PLC的串行通信口來進行的，但是，由于 PLC的體積較大，因此在實際工程項目中可以使用專用 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、同步時鐘等。 對于一般情況下采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式進行通信，也就是在通訊時選擇兩種不同的通訊設備；其中（A）是指將兩個通信設備各自獨立地設置為工作狀態(tài)，即當有一個設備工作時才進行通訊；（B）是指將兩個設備設置為共享狀態(tài)并分別使用；（C）是指設置不同的數(shù)據(jù)速率等來完成數(shù)據(jù)傳輸；（D）是指將兩個設備設置為異步狀態(tài)進行通訊。

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，另一種是點對點（LB）通信線路。 LB可以使用串行線或異步線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，其中兩條并行線分別連接到 A、 B兩端。 串行線可以用來傳輸數(shù)據(jù)，也可以由其他設備使用（如 PLC）進行控制；異步線連接到 A、 B兩端時就只能用來傳輸數(shù)據(jù)了。 LB使用點對點（LB）通信方式；而 LM （或 N）連接則主要是使用點對多點的串行通信方式來傳輸數(shù)據(jù)和控制設備上的設備。

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

變頻器和 PLC間的接口通信

變頻器和 PLC之間通過使用RS485總線進行通信，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行通信。 為了在使用這種方式連接 PLC和變頻器時可以保證通信的安全性，所以使用了安全級別較高的 AES加密技術。 西門子在對變頻器進行控制之前需要先經(jīng)過一次加密，然后再對其進行控制，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“轉(zhuǎn)換”環(huán)節(jié)，在“轉(zhuǎn)換”環(huán)節(jié)中，變頻器間需要進行信息傳輸。 當兩臺 PLC連接后，由于 PLC是串行通信，所以當一家變頻器接收到數(shù)據(jù)時就會向另一家發(fā)出數(shù)據(jù)。

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

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

在實際的工程項目中，需要使用 PLC和變頻器控制某臺設備，因此在 PLC和變頻器之間，一般會采用串行通信方式進行連接。

在變頻器跟PLC連接過程中，會遇到電壓信號范圍的不同，就算連接好了也不好使。舉個例子，變頻器的輸入信號端子接的是0-10V電壓信號，此時PLC輸出信號又是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，保證整個系統(tǒng)在運行時不超過變頻器和PLC的相應容量。

變頻器不僅能接受模擬量和開關量信號以及數(shù)字量信號，還能向外通過接線端子發(fā)送相應的模擬量監(jiān)測信號。

利用PLC的開關量輸出控制變頻器。PLC的開關輸出量一般可以與變頻器的開關量輸入端直接相連。這種控制方式的接線簡單，抗干擾能力強。利用PLC的開關量輸出可以控制變頻器的啟動／停止、正／反轉(zhuǎn)、點動、轉(zhuǎn)速和加減時間等，能實現(xiàn)較為復雜的控制要求，但只能有級調(diào)速。使用繼電器觸點進行連接時，有時存在因接觸不良而誤操作現(xiàn)象。使用晶體管進行連接時，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，在設計變頻器的輸入信號電路時，還應該注意到輸入信號電路連接不當，有時也會造成變頻器的誤動作。例如，當輸入信號電路采用繼電器等感性負載，繼電器開閉時，產(chǎn)生的浪涌電流帶來的噪聲有可能引起變頻器的誤動作，應盡量避免。