淺析變頻器中PLC自動控制技術的運用

凌家龍

摘 要：通過以西門子公司生產研發的PLC S71500和變頻器S120為例，在對PLC自動控制技術的基本內涵與技術原理進行初步探究的基礎上，對變頻器與PLC可編程控制器的選型以及二者的通訊方式進行說明，以此實現PLC自動控制技術在變頻器中的有效運用。通過利用Profinet通訊方式，西門子PLC S71500和變頻器S120不僅可以成功完成通訊，同時也為工作人員運用PLC自動控制技術提升工業生產成效提供了巨大幫助。

關鍵詞：變頻器 PLC自動控制技術 通訊協議

引言：在以往的變頻器當中主要使用的是人工操作這一傳統變頻技術，但由于其操作相對比較繁瑣，難以適應逐漸擴大的工業生產需求，因此需要在變頻器中適時引入PLC自動控制技術。通過結合實際情況選擇合適的通訊方式，在實現PLC可編程控制器與變頻器有效通訊的基礎上，達到自動控制的效果，因此本文對變頻器中PLC自動控制技術的運用研究具有十分重要的現實意義。

一、PLC自動控制技術的基本內涵與技術原理

（一）基本內涵

PLC自動控制技術從本質上來說指的就是一種具有可編程性能的邏輯控制器，其依托計算機技術完成在線編程。從結構上來看，PLC可編程邏輯控制器主要由硬件和軟件兩大部分構成，其意見包括存儲器以及輸入/輸出模塊等等，而軟件系統則大多指的是系統及用戶程序[1]。在運行過程中，微控制器需要通過通信接口同外部設備進行信息傳遞，進而達到通過微控制器對外部設備進行有效控制的效果。PLC自動控制技術本身簡單易操作，并且不容易受到干擾，加之其自身使用壽命較長，因而眼下其在我國現代工業制造領域中已經得到了大范圍運用。

（二）技術原理

作為PLC最為重要的功能，其在實現順序控制的過程中需要依次經過輸入采樣、程序執行以及輸出刷新等各個流程。具體來說，PLC通過采用掃描的方式獲取全部輸入端通斷狀態，隨后在映像寄存器當中進行存儲。在執行程序的過程中，根據既定順序PLC將逐條執行程序指令，并通過利用存放在輸出映像寄存器中的狀態信息掌握各個元件的通斷狀態。在參照用戶程序自動完成相關運算處理之后，直接將運算結果存入在輸出映像寄存器中。輸出映像寄存器中的信息在發送至輸出鎖存器后，將自動進行轉化使之成為控制信號，隨后再進行對外輸出，完成輸出設備的驅動工作[2]。

二、PLC與變頻器的選型及系統配置

為了有效分析PLC自動控制技術在變頻器中的運用，本文選擇的PLC和變頻器均為西門子公司研發設計的PLC S7-1500系列以及西門子變頻器S120。通過使用博途軟件對西門子PLC S7-1500進行硬件組態配置，在該PLC中采用的CPU即可以為S7-1500 CPU，也同樣可以為ET 200MP接口模塊，這也意味著該款PLC不僅可以安裝在CPU機架上，同時也可以安裝在ET 200MP站點之上。而作為西門子公司旗下具有矢量控制、V/F控制、伺服控制功能于一身的驅動控制系統，西門子變頻器S120采用了模塊化設計方式，全部組件的高速驅動接口在DRIVER-CLIQ線的幫助下實現有效連接，使得變頻器的抗干擾能力得到大幅提升，其通訊速率也得到明顯加快。不僅如此，西門子PLC S7-1500直接用以太網連接S120變頻器，進而為實現Profinet網絡通訊提供了巨大便利。

三、PLC自動控制技術與變頻器的連接通訊

在通訊協議方面，西門子PLC S7-1500和變頻器S120直接采用Profinet通訊的方式。以r899和r979兩個設備參數的讀取為例，兩個數據分別為單字型與雙字型，并且分別為非數組型以及含有31個元素數組。參數填寫后下載至PLC當中，參數1和參數2的地質分別為DB1.DBW6為W#16#0383與DB1.DBW12為W#16#03D3，對應著r899和r979組參數。參數1在響應數據塊DB2當中的地址是DB2.DBW6，W#16#2240為其值。而在Starter當中r899與2240H完全相等，數值相同[3]。參數2中DB2.DBW10是其第0個元素的地址，DW#16#00005312為其值。第一個元素的地址為DB2.DBD14，其值為DW#16#80000002。在對數值類型進行轉換使之成為十進制形式之后，r979[0]為21266，而r979[1]則為2147483650，隨后在繼續轉化其他數值類型后，可以發現DB2返回參數值和Starter數值相同。這也表明此時西門子PLC S7-1500和變頻器S120實現了正常Profinet通訊。而在采用此種通訊協議下，通訊數據的限制得到極大拓寬，其不僅可以為單個數值，同時也可以為含有多個數據元素的數組，而通訊報文字長及格式等也更加具有靈活性，使得用戶可以同時讀寫大量變頻器數據。值得注意的是，西門子PLC S7-1500在采用Profinet通訊形式和變頻器S120進行相互通訊的過程中，用戶同樣也可以利用該通訊接口和其他西門子的設備進行通訊，西門子變頻器S120控制單元則在同西門子PLC S7-1500進行Profinet通訊連接下，完成所有通訊任務。

結束語：本文在使用Profinet通訊協議實現西門子PLC S71500和變頻器S120成功通訊下，使得PLC自動控制系統的自身作用可以得到充分發揮，有助于提升工業生產成效。因此在日后的工業生產及其他領域當中，工作人員還應當結合實際情況科學進行PLC系統以及變頻器的選型，在實現PLC自動控制技術和變頻器的深入融合下，有效完成工業生產工作，推動工業化的長久穩定發展。

參考文獻：

[1] 袁帥，彭金仲，李凱. PLC自動控制技術在變頻器中的運用[J]. 通訊世界，2017，13（02）：228-230.

[2] 孟祥暉. 探究PLC自動控制技術在變頻器中應用[J]. 山東工業技術，2016，05（23）：269-270.

[3] 梁鋒，陳洋，劉江. 關于PLC變頻器技術的特點及實現的分析研究[J]. 中國石油和化工標準與質量，2012，32（03）：86.