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利用PLC实现控制变频器的方法
作者：王赛
来源：《数字技术与应用》2011年第07期
摘要：PLC与变频器结合，增强了变频器控制的功能，使得变频器易于操作和控制，增强了人机交互的能力。 关键词：PLC 变频器
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)07-0042-01
随着变频技术的成熟，变频器作为驱动调速的主要设备，正逐渐取代直流调速设备，发展势头越来越迅猛，但是，由于变频器存在人机交互能力较弱，使得变频器的操作需要人工完成，增加了操作人员的工作量，降低工作效率。同时，变频器的数据计算和分析处理的功能不完善，直接影响了其在大系统中的应用。
PLC作为工业自动化控制的主流设备，以控制稳定、数据分析功能强大、通信能力强等特点，广泛地应用到各行各业中。因此，将PLC与变频器结合，使得变频器中问题得到有效的改善。本文主要以西门子S7系列PLC和MM420变频器为例阐述PLC控制变频器的几种方案。
1、利用PLC和变频器的I/O端子实现控制 1.1 通过数字输入端与PLC连接
S7-200系列PLC自带一定数量的数字量I/O端子，通过导线可与MM420变频器的数字输入量端子连接，MM420端子提供了4个数字量输入端子DIN，编号为5、6、7，另外一个数字量输入端子是由模拟量输入端子3、4端组态而成。使用该方法，可以实现对变频器的启动、停止的控制和固定频率的设置。连接时将PLC的Q0.0-Q0.2连接变频器的5-7脚。 可通过编写PLC程序控制变频器5脚的通断，实现电机启动和停止。使用这种模式还可以实现电机以固定的频率进行工作，在这种模式下，只要将PLC数字输出端Q0.0、Q0.1、Q0.2三个端子按表1的情况通断电，即可实现对让电机工作在3种频率模式。
变频器的参数也应该作相应的设置，一般情况下，变频器的参数设置包括两个部分，一是对拖动对象电机参数的设置，如:电机的额定电压、额定电流、额定功率、额定转速等参数；二是对控制参数设置，这里关键就是组态5、6、7脚的功能，将其设置为固定频率+二进制模式，控制参数的具体设置P0700=2、P0701=1、P0702=17、P0703=17、P1000=3。
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从以上的分析不难得出，如果使用的变频器有更多的数字量端子，那么获得的固定频率将更多。
1.2 通过模拟量端子与PLC连接
S7-200系列PLC一般不自带模拟量接口，因此要实现该控制必须使用其扩展模块EM235与MM420变频器的模拟量输入端子连接，其系统硬件连接时将EM235端得V0和M0分别接MM420的3、4脚。
通过EM235的模拟量输出端子（10V）直接与变频器的模拟量输入端子连接，可实现对电机转速的调整，PLC输入端子外接按钮实现电机的正转和反转控制。变频器主要参数设置:P0700=2、P0701=1、P0702=2、P1000=2、P1080=0、P1082=50。 2、利用专用的通信协议实现控制
PLC具有较强大的通信功能，S7-200系列PLC支持多种协议，如:PPI协议、MPI协议等，其中专用于和Ｍ系列变频器通信的USS协议可轻松实现与变频器的控制。利用通信电缆将S7-200系列的PORT0口3脚和8脚与变频器的14、15脚用双绞线连接起来，可在连线时加220欧姆终端电阻，保证通信的质量。通信电缆可以自制，也可以使用西门子公司提供的专用通信电缆。
利用PLC与变频器USS通信指令（必须按照USS协议库），可实现对电机的启动、自由停车、快速停车、更改速度、设置速度、修改变频器参数等功能，在编写好PLC程序后，必须为程序分配库存储区，否则程序编译时会产生错误。变频器的主要控制参数设置P0700=5 、P2010.0=6、P2012.0=2、P2014.0=0、P1000=5、P2011.0=11、P2013.0=127 3、利用通用的通信协议实现控制 3.1 利用自由口协议
S7-200PLC支持自由口协议，在自由口模式下，通信协议完全由用户程序控制，可实现与其他型号的变频器通信，S7-200PLC按照变频器所支持的协议通过使用发送中断、接收中断、发送指令(xmt)和接收指令(rcv)等指令编程相关的通信程序，直接利用通讯口PORT口连接第三方变频器实现通信。使用该方法两者之间的通信可靠，但是程序的编写和通信的调试比较复杂。
3.2 利用Modbus协议
MODBUS协议最早由施耐德旗下的Modicon公司于1978年提出，目前已经称为国际标准和国家、行业标准。该协议为典型的串行通讯协议，支持CRC或LRC校验。变频器大多数设备均支持该协议。S7-200PLC的两个通信口0口和1口均支持Modbus RTU 协议，硬件连接时
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只需要将3和8脚连接到变频器的RS485端口的接收和发送端即可。PLC程序编写直接在编程软件Step7-Micro/WIN32软件指令库中的调用MBUS_CTRL初始化程序,调用MBUS_MSC接收和发送数据，其CRC校验程序也由系统自动生成。 4、结语
利用PLC实现与变频器控制后，由于PLC具有较强的人机交互功能，丰富的上位组态软件弥补变频器的操作与监控方面的不足，使得变频器广泛地应用于各行各业。 参考文献
[1]廖常初.PLC编程与应用（第三版）.北京:机械工业出版社,2008.1. [2] MICROMASTER 420通用型变频器使用大全.西门子公司,2003.12.
[3]程月.利用MODBUS实现西门子PLC与ABB变频器的通信控制[J].北京:电气时代，2007,(07).