摘要：变频器中的PLC自动控制技术在目前的工业生产领域中应用越来越广，一方面它能有效弥补变频器在数据处理方面的内在缺陷，增强变频器的控制能力和人机交互能力，另一方面能提高变频器工作效能，满足电气化生产的基本需要。
关键词：变频器；PLC；自动控制；技术
PLC自动控制技术在当前的运用范围十分广阔，特别在电气技术领域起到了难以替代的作用。当前我国PLC技术的研究与应用发展迅速，掌握了变频技术的核心技术，在不久的将来有望代替直流调速技术，提高变频器应用效率，推动电气科技迅猛发展。但当前在变频器的使用中还存在相应的弊端，即其在应用中还较为以来人工操作，但是过于以来人工导致难以促进变频技术的更新换代，因此就需要大力发展PLC技术来解决这一制约性问题。PLC技术的广泛应用能够有效缓解变频器在使用过程中的数据处理能力不足问题，同时也能够较好地实现人工与机器的良性互动，具有满足多种需要的良好功能。
一、PLC技术的原理
PLC技术产生于20世纪60年代，其根本目的是在工业生产中更好的应用计算机先进技术，实现对机器的良好控制，提高工业综合生产能力。PLC技术相当于一个可以自动运行的，适应工业生产的微型计算机系统，其在自动化生产领域起到了重要作用。由CPU（中央处理器）、存储器、输入设备、输出设备等部分构成的PLC技术与普通的微机硬件系统构成较为一致，需进行编程操作，程序部分分为系统程序与用户程序。PLC基本功能的实现必须依靠循环扫描，通过不断扫描完成顺序编程，我们可以将PLC的工作程序大致分为三个主要部分：1.数据输入与采样。PLC通过扫描等输入方式将相应数据输入到存储器中存储，并能够保证数据随时处于可读取状态，以实现对数据的综合分析。2.运行程序。PLC能够按照程序指令对输入的数据进行相应的逻辑运算，从而得出程序指令的具体结果，同时PLC还能将程序指令的运行结果反馈到存储器中，等待用户的下一步操作。3.输出执行。PLC能够把存储器中的各项数据逐条输出到机器的控制设备当中，以控制信号的方式指挥设备执行程序要求，实现用户的操作要求。
二、变频器技术的原理与特点
（一）变频器技术的工作原理
变频器的基本作用在于将工频电源通过一定方式转变为不同频率的交流电源，从而改变电机运行速率，调节电机工作效率。变频器的构成部分主要包括：直流电路、整流电路、逆变电路及其他电路等。整流电路的主要作用是整流交流电；直流电路对整流电路执行系统调整，实现平滑滤波；逆变电路的作用较为重要，它能够将直流电流转变为交流电流，从而满足变频器所需要的电流频率，保证变频器顺利运转。
变频器的驱动电路能够为电路的变流提供相应的驱动信号，同时电路中的高性能微处理器会检测到驱动信号，再将经过处理后的控制信号传递到各部分驱动电路中，以改变整个电动机的运行状态，从而实现控制电流变频的基本能力。在日常可以使用的变频器种类繁多，但其根本的工作原理大同小异，所不同点在于针对不同的使用需求和环境变化，变频器的具体使用方式和设计类型会有所差别。
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（二）变频器的技术特点
变频器大都使用单片机进行控制，并安装DSP（高速数字信号处理器），因此变频器具有极为灵敏的响应能力，能够对微处理器发出的电流信号快速反应，调整电流频率，改变电机运转效率。而根据对变频器控制方式的不同，其转速与扭矩的区别也存在较大差异，因此有必要对变频器采取矢量控制，以精确地控制变频器的转矩。变频器还可以实现多段的转速调节功能，因为其可以利用电机调整自身速率，同时变频器也具有模糊逻辑加减功能，根据电机的载荷与制动实现对速率和速度变换时间的精确计算。
三、变频器中PLC技术的实现
（一）变频器中PLC的选择
要实现在变频器中顺畅、无误的使用PLC技术，就必须根据变频器的具体情况和PLC的技术特征选择合适的PLC控制模块。随着科学技术的不断进步，变频器的种类也不断更新，同时PLC自动控制技术也演化出了众多版本。因此企业在选择应用何种变频器之前，首先要明确该变频器配置的PLC相应功能，以保证变频器使用过程中的安全与稳定。特别是在工业企业中应用变频器必须认真分析PLC的生产工艺及运行标准，重点明确使用PLC控制技术的适用机型、I/O模块输入输出点数、存储器容量、编程运算及其他相关功能。同时还必须了解与掌握PLC输入的基本信号类型，运行电压的级别以及线路接驳方式，以保证PLC模块能够有效迎合企业所应用的变频器类型，满足企业生产要求。
（二）使用通信协议实现二者连接
根据通信协议的不同类型，可分为通用与专用两种，或者也可以划分为自由口与MODBUS通信协议。专用通信协议就是在变频器和PLC控制器之间预设操作命令，通过对预设程序、命令的执行实现PLC对变频器频率的控制。但在自由口通信协议中，PLC可通过编写程序实现对变频器的自主控制，非同型号间的变频器通过该协议亦可实现相互连接。因此，要更好地发挥变频器的调节作用，同时保证变频器的稳定性与安全性，提高PLC对变频器的控制能力，可以在提前编制好程序和完善通讯功能后，选择自由口通信模式的通信协议。20世纪70年代末，Modicon公司提出了直到今天都被视为网络通信重要标准的MODBUS通信协议，该协议从根本上来说属于串行通信协议，在具体使用过程中也支持LPC和CRC的验证。
（三）使用变频器端子实现二者连接
使用变频器端子I/O与PLC系统进行有效连接，可以大大提高变频器同PLC系统的结合度，增强PLC系统对变频器的有效控制能力。实现变频器端子I/O和PLC系统的连接有两种方式——PLC与模拟量端子连接或与数字输入端子连接。当PLC本身不具有模拟量端子时，可以使用PLC连接模拟量端子，以此达到高效控制变频器的目标。当PLC本身具有几个I/O端子时，可以采用数字输入端的PLC连接方式，此时利用导线连接PLC的I/O端子与变频器中的输入端子，以此也可以达到控制变频器的目标。运用哪种方式可依据实际状况进行最优化选取，但使用数字输入端的PLC连接方式，既可以控制变频器的开启与停止，也可以根据不同需要改变预定频率，从而丰富控制变频器的具体方式。
总结
PLC控制技术的优点在于它能最大限度地改变变频器系统的内在不足，增强变频器运行的整体效果。因此增强PLC系统与变频器系统相结合，已成为当前工业生产领域的必然趋势。
参考文献
[1]张红亮，变频器中PLC自动控制技术的运用探析[J].电子测试，2017（04）.
[2]孟祥晖，探究PLC自动控制技术在变频器中应用[J].山东工业技术，2016（23）.
论文作者:毛坤,胡宝,林于斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/6
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