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基于 PLC 技术的变频器自动控制研究

所属栏目:自动化论文 发布日期:2021-03-09 09:26 热度:

   随着工业化的推进,钢铁冶金行业亟需实现智能化生产、集约化管理,这对钢铁冶金行业自动控制技术提出了更高的要求。PLC技术的变频器自动控制通过将多个 PLC搭建在一起,形成功能性强、稳定性高的自动控制系统,上位机对整个系统进行监控与管理,下位机接收上位机所传达的指令,自动、智能调整被控对象的参数与运行情况,既实现工业生产的集中管理及分散控制,又降低机械设备运行中的资源消耗,对于扩大钢铁冶金企业经济效益、社会效益、生态效益具有重要价值。

基于 PLC 技术的变频器自动控制研究

  1  简述 PLC 技术与

  PLC,即可编程控制器,作为一种新型的工业自动化控制技术,是计算机、通信、自动控制等前沿颠覆性科技与传统顺序控制器融合的产物,主要作用为取代并优化传统的继电器、执行逻辑等顺序控制功能,建立一种具有柔性特征的远程自动化控制网络及系统,具有极强的适应性、便捷性、抗干扰性、稳定性、高效性,其在各行业中具有广阔的应用前景。 PLC 技术的原理为循环扫描,在其运行过程中,CPU 根据用户的控制需求编制相应的控制程序,将其存储在存储器中。随后,根据用户的指令顺序执行存储器中的程序。执行结束后,重新跳转至第一条指令,再次进行扫描并重复上述运行步骤。 PLC 技术的实现需要依赖于软硬件设备,硬件设备主要包括电源、微处理器 CPU 及存储器、输入及输出组件等(具体结构框架如图 1 所示)。

  2  PLC 技术的变频器自动控制的应用

  2.1  通信协议实现控制在实际应用过程中,PLC 与变频器之间的通讯协议通常有两种方式,一是 MOD-BUS 通信协议;二是自由口的通信协议。技术人员需要根据变频器的型号、实际的自动控制需求等合理、科学的选择通信协议。同时,技术人员可以运用 PLC 与变频器之间专业自动化控制协定——OPC,可提供多连接端口,并与相应的硬件装置进行连接实现数据与信息的传输。在该基于 PLC 技术的变频器自动控制研究高培畅 1 ,杨培宏 2 (1. 包头铁道职业技术学院,内蒙古 包头 014000;2. 内蒙古科技大学,内蒙古 包头 014010)摘要:本文以钢铁冶金行业为例,首先,简要阐释 PLC 技术及其特点;其次,重点分析基于 PLC 技术的变频器自动控制应用场景与方法。最后,探究 PLC 技术在钢铁冶金行业的应用前景,旨在为钢铁冶金行业自动化生产提供思路。关键词:PLC 技术;变频器;自动控制中图分类号:TP273;TM921.51   文献标识码:A   文章编号:1671-0711(2021)02(下)-0221-02 方面,西门子公司研发的 S7-400 和 S7-300 可以提供 OPC 服务接口,能够实现不同厂家设备的数据互通与交换。但需要注意的是,虽然 OPC 能够保证 PLC 与变频器之间稳定的通讯,但 OPC 的配置过程相对复杂,在安装相应的软硬件后,技术人员需要重新启动 PLC,并进行组态通信。

  2.2  冶金电动机变频调速 PLC 技术应用基于 PLC 技术的冶金电动机变频调速自动化控制系统主要由触摸屏、变频器、电动机及各类控件构成,现场总线与工业以太网及触摸屏连接。首先,需要分清各个号站的主次,保证各站的地址不重复,以实现精准控制;其次,需要特别设定以太模块的地址,以支持组态软件间的通信连接。同时,需要在硬件组态过程中完成网络地址的分配,并按照硬件组态时地址的空间要求设计软件的内容。再次,关于硬件配置方面,要先拟定好通信的 IP 地址,再将其输入进中央处理器中。同时,在设备进行组态时,还要把以太网模块的远程 IP 的地址进行重新设定,使其与通信的 IP 地址相同,继而使 PLC 与 MCGS 的通信保持正常。最后,对系统中相关设备及路程进行调试,电动机变频调速控制调试是指按照原本设定的运行速度参数,对电动机速度进行调节,利用变频器控制电机的正反转,并通过 PID 调节电动机设定值与反馈值之间的差异,继而使电动机能够以稳定的速度运行。

  2.3  变频器端子与 PLC 连接的应用通信协议虽然能够使 PLC 自动控制系统与变频器之间形成较为稳定的控制关系,但是,无法实现精准化、智能化控制。为此,钢铁冶金企业在 PLC 的实际应用过程中,还需要增强变频器端子与 PLC 自动控制系统之间的连接,以保证 PLC 运行中能够通过上位机下达指令、下位机及时接收并响应实现对生产设备或系统的有效、灵活控制。当前,PLC 自动控制系统与变频器端子之间的连接主要包括三种方式:一是将 PLC 输出模块与变频器模拟量端口连接,PLC 自动控制系统向变频器模拟信号量端子输入信号,以此来控制变频器的输出频率,此种连接方式较为简单,但模块价格较为昂贵;二是将 PLC 开关输出短与变频器开关量输入端子连接,该方式简单且抗干扰性强,但只能进行有级调速;三是将 PLC 自动控制系统与变频器数字端子连接,此种方式操作简单、控制效果较好,并且成本较低。

  3  PLC 技术在钢铁冶金行业的应用前景

  当前,我国钢铁冶金行业生产过程中普遍采用传统的变频调速方式,PLC 技术主要应用于关键性设备的自动化控制中,因此,应用效果不佳,未能充分发挥PLC技术的优势。未来,钢铁冶金行业将朝着智能化发展,抗干扰性强、稳定性高、操作便捷的 PLC 技术在钢铁冶金行业中的应用将更为广泛。为此,钢铁冶金行业应加大对 PLC 技术及相关设备的引入,结合自身实际的生产情况与自动化控制需求应用 PLC 变频器控制技术,以实现高效化生产、集约化管理、智能化控制。

  4  结语

  基于 PLC 技术的变频器自动控制可以通过通信协议实现自动化变频控制,并可应用在冶金电动机变频调速、变频器端子连接、物料传送辊道系统中,能够显著提高钢铁冶金企业生产效率及质量,并降低企业生产成本,继而促进企业健康、可持续发展。

  参考文献:

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  《基于 PLC 技术的变频器自动控制研究 》来源:《中国设备工程》,作者:高培畅 1 ,杨培宏 2

文章标题:基于 PLC 技术的变频器自动控制研究

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