摘要：在本系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)能源的充分利用和生產的需要，需要對電機進行轉速調節(jié)，考慮到電機的啟動、運行、調速和制動的特性，采用ABB公司變頻器，系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據的采集和對變頻器、電機等設備的控制任務。基于S7 200 PLC的編程軟件,采用模塊化的程序設計方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護。利用對PLC軟件的設計,實現(xiàn)變頻器的參數(shù)設置、故障診斷和電機的啟動和停止。
關鍵詞：PLC 變頻器 變頻調速

隨著電力電子技術以及工業(yè)自動控制技術的發(fā)展，使得交流變頻調速系統(tǒng)在工業(yè)電機拖動領域得到了廣泛應用。另外，由于PLC的功能強大、容易使用、高可靠性，常常被用來作為現(xiàn)場數(shù)據的采集和設備的控制。本設計就是利用變頻器和PLC實現(xiàn)水池水位的控制。

　　變頻器技術是一門綜合性的技術，它建立在控制技術、電子電力技術、微電子技術和計算機技術的基礎上。它與傳統(tǒng)的交流拖動系統(tǒng)相比，利用變頻器對交流電動機進行調速控制，有許多優(yōu)點，如節(jié)電、容易實現(xiàn)對現(xiàn)有電動機的調速控制、可以實現(xiàn)大范圍內的高效連續(xù)調速控制、實現(xiàn)速度的精確控制。容易實現(xiàn)電動機的正反轉切換，可以進行高額度的起停運轉，可以進行電氣制動，可以對電動機進行高速驅動。完善的保護功能:變頻器保護功能很強，在運行過程中能隨時檢測到各種故障，并顯示故障類別(如電網瞬時電壓降低，電網缺相，直流過電壓，功率模塊過熱，電機短路等)，并立即封鎖輸出電壓。這種“自我保護”的功能，不僅保護了變頻器，還保護了電機不易損壞。

　　 PLC特點：第一，可靠性高、抗干擾能力強，平均故障時間為幾十萬小時。而且PLC采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。第二，編程簡單、使用方便目前大多數(shù)PLC采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式，很容易被操作人員接受。一些PLC還根據具體問題設計了如步進梯形指令等，進一步簡化了編程。第三，設計安裝容易，維護工作量少。第四，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，采用封裝的方式，適合于各種震動、腐蝕、有毒氣體等的應用場合。第五，與外部設備連接方便，采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規(guī)格。第六，功能完善、通用性強、體積小、能耗低、性能價格比高。

　　在應用PLC系統(tǒng)設計時，應遵循以下的基本原則，才能保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。

　?。?）******限度地滿足被控對象的控制要求；

　?。?）系統(tǒng)結構力求簡單；

　?。?）系統(tǒng)工作要穩(wěn)定、可靠；

　?。?）控制系統(tǒng)能方便的進行功能擴展、升級；

　?。?）人機界面友好。

　　本系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)能源的充分利用和生產的需要，需要對電機進行轉速調節(jié)，考慮到電機的啟動、運行、調速和制動的特性，采用ABB公司的ABB ACS800變頻器，系統(tǒng)中由S7-200系列PLC完成數(shù)據的采集和對變頻器、電機等設備的控制任務?；赟7-200 PLC的編程軟件,采用模塊化的程序設計方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護。系統(tǒng)利用對PLC軟件的設計,實現(xiàn)變頻器的參數(shù)設置、故障診斷和電機的啟動和停止。

　　1 本設計的控制要求：

　　 1)系統(tǒng)要求用戶能夠的直觀了解現(xiàn)場設備的工作狀態(tài)及水位的變化；

　　 2)要求用戶能夠遠程控制變頻器的啟動和停止；

　　 3)用戶可自行設置水位的高低，以控制變頻器的起停；

　　 4)變頻器及其他設備的故障信息能夠及時反映在遠程PLC上；

　　 5)具有水位過高、過低報警和提示用戶功能；

　　2 本設計控制結構:

　　由于現(xiàn)場有一臺電機作為被控對象，可以使用單臺PLC進行單個對象的控制，只要適當?shù)倪x用高性能的PLC,完全能夠勝任此功能。系統(tǒng)控制結構如圖1所示。

　　PLC采集傳感器、監(jiān)控電機及變頻器等有關的各類對象的信息。本系統(tǒng)中，對電機采用一臺變頻器來進行頻率的調節(jié)控制。采用PLC輸出的模擬量信號作為變頻器的控制端輸入信號，從而控制電機轉速大小，并且向PLC反饋自身的工作狀態(tài)信號，當發(fā)生故障時，能夠向PLC發(fā)出報警信號。由于變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率以改變同步轉速來實現(xiàn)的，故在調速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉差功率，因此具有高效率、寬范圍、高精度的調速性能。

　　3 設備的選型

　?。?）PLC及其擴展模塊的選型：

　　目前，存在著種類繁多的大、中、小型PLC，小到作為少量的繼電器裝置的替代品，大到作為分布式系統(tǒng)中的上位機，幾乎可以滿足各種工業(yè)控制的需要。另外，新的PLC產品還在不斷的涌現(xiàn)，那么，如何選擇一個合適PLC？

　　本系統(tǒng)有一臺電機、一個液位傳感器、一個變頻器、五個繼電器，共有十八個I/O點，它們構成被控對象。綜合分析各類PLC的特點，最終選西門子公司的S7系列PLC。

　　由于CPU226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點，完全能滿足控制要求。此PLC可連接7個擴展模塊，******擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。