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摘要：近年来自控技术取得了较快的发展，继电器控制越为越无法满足工业发展的需求，在这种情况下，基于PLC和变频控制电机已成工业自动化的基本要求。变频调速能够实现对电机的有效控制，而且利用就频器来构成变频调速传动系统时，可以实现能源节约，提高劳动生产率。可以说电机变频控制已成为什工业自动化发展的必然趋势。文中从基于PLC的异步电机变频器控制的必要性入手，分析了具体的控制方案，并针对于硬件设计进行了具体的阐述。
关键词：PLC；异步电机；变频器；调速控制；控制方案；硬件设计
在当前工业自动化控制系统中，将PLC与变频器进行组合来对异步电机进行控制，不仅控制更为简单，动作更迅速，而且测量更具精确性，具有较高的传统效率和抗干扰能力。基于PLC的异步电机变频器控制，其在一些大型设备进行进行应用，有效的提高了设备的使用效率，全面提升了对电机的控制水平。
1 基于PLC的异步电机变频器控制的必要性
在当前工业生产快速发展的新形势下，对于传动装置来讲，速度是其最为基本的要求。近年来，异步电机调速技术也取得了较快的发展，异步电机呈现出取代直流电机的趋势。在传统异步电机调整系统中，采用串级调速，这种调速系统较为复杂，属于多段速调速，调速效果并不理想。后来晶闸管面世后，异步电机调速技术取得了较快的发展，变频器得以出现，其有效的改变了供电电源的频率，并对异步电动机的转速进行调节，不仅调速范围有了较大的扩展，而且具有较好的调速平滑性和足够的机械特性硬度。而且随着变频器控制装置性能的不断增强，成本的下降，其在工业中得以广泛应用。而且当前在工业控制系统中，PLC作为最为成本的工业控制设备，基于PLC的异步电机变频器控制，由于有了PLC这个强大的控制器配合和指挥，有效的提高了调速的效果，而且异步电机在一些较为复杂的调速场合的应用更是取得了较好的成效。
2 基于PLC的异步电机变频器控制方案
2.1 PLC及闭环控制选择
当前PLC应用十分广泛，而且在各种监测、检测和组网运行中都发挥着非常重要的作用。利用PLC来对变频器频率进行控制的方法通常情况下可以采用以下两种方法：
首先，模拟量控制。利用模拟量输入和输出模块，并针对变频器的具体要求来选择适宜的电压和电流输出，以此来控制变频器的频率，并完成变频器频率反馈。根据具体要求还可以采用开环控制的方式。
其次，串行总线通信控制。对于部分具有较高层次的变频器，PLC和变频器之间相互通信可以通过通信模块频率来实现。在控制系统中，主要由PLC、变频器和电机三部分组成，通过可编程控制器来进行给定输入，利用PLC来对变频器进行控制，以此来完成对异步电机的有效控制，具体控制效果通过电机的转速反应，并向PLC输入进行反馈，经过比较后发出输入值，从而实现无静差调速。整个过程中构成了一个就频调速的闭环控制系统，不仅能够对系统响应进行改善，而且具有较强的抗干扰通通力，在应对外部扰动和内部变化过程中发挥着非常重要的作用。这其中调速的差值为闭环反馈中反馈信息与输入给定信息之间的差值，这也使精度控制可以进一步提升。另外，在扰动可以测量的情况下，还可以采用前蚀控制来对反馈闭环进行补充，构成复合型的控制系统，这对于控制的速度和控制效率的提升具有非常重要的意义。
2.2 通讯原理及传输技术
在通信选择方式中通常以互联网作为参考模型，采用开放式的PROFIBUS总线结构形式，这种总线通常DP、PA、FMS三种兼容模式。其中DP模式应用于分散式的I/O设备通信，是一种成本较低但速度高的通信方式，这种总线传输距离可以通过RPPETER进行扩展，采用RS485作为数据接口，传输的波特率为（9.6k-12k）bps，传输介质用双绞电缆和光线都可以实现，是一个功能比较强大的总线结构。这种总线标准也是国际总线标准IE61158的重要组成。在传输技术中总线传输通常使用RS485传输技术，这种总线结构运行分布扩展系统而不影响其他站的工作，其传输安装形式简单，与IEC标准的HZ类似，在扩展过程中比较灵活允许增加或者移去站点。当总线传输被确定后传输速率就只能选择一种，通常在电缆模式下可以连接32个站点，当然也可以使用中继器将总线的站扩展到126个。
控制网络也有两层结构，首先是工业以太网，这是用来建立PCL、变频器与电机之间的控制的。通过在PC中安装CP1613通信卡、在工业现场PC中安装相应的软件以及CP343-1IT模块接口，给予相应的授权来实现工业以太网与各个机位PC的通信。在上机位中使用Wincc组态监控软件实现集中监控。第二层就是DP网络。利用利用S7-200实现对现场DP设备的直接控制，这种网络适应现场恶劣环境以及实时处理工业现场数据的能力。因此采用S7-200PLC、变频器以及PROFIBUS现场总线技术能够改善传动性，有效的实现对现场设备和过程的远程监控，大大提升系统的自动化水平，系统控制的连续性提高，构成较为完善的自动化网络结构可以满足设计的要求并达到良好的经济效益。
3 硬件设计
3.1 PLC的选择
当前我国使用的PLC产品主要来自于美国、欧洲和日本。因此在具体选择时，需要从经济性、实用性等角度为出发点，选择适宜型号的PLC产品，所选产品不仅在市场占有率高，而且还要具有强大的功能和丰富的指令，通过与多个扩展模块进行连接，具有较大的扩展能力和存储空间，同时还要具有具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力，端子排容易进行拆卸，具备较强的控制能力。
3.2 变频器选择
在对异步电动机速度和转矩进行控制时所使用的变频器，不仅需要由微处理器控制，而且其功率输出器件还要具备先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管，可以选择的控制方式较为多样，可以根据用户的需求来选择适宜的型号。在具体选择过程中，为了达到降低电动机运行过程中的噪声，可以采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。即所选择的变频器产品要具有运行的可靠性和功能的多样性，不仅能够单独用于传动系统，而且还能够集成到自动化系统中来。由于选择的变频器控制功能较为全面，在对相关参数进行设置后，可以在更高级的电动机控制系统中进行应用，而且更为全面的保护功能能够实现对变频器和电动机的有效保护。
4 结束语
在当前工业自动化中，异步电机最有交物控制方式即是PLC变频调速控制，即通过程序来对异步电动机的变频调速进行控制，實现了控制的自动化。利用PLC来对异步电机变频器进行控制中，可以实现电机的多级调速，更好的发挥出可编程控制器的可靠性、灵活性、通用性和扩展性，而且利用相应的传输技术建立PLC与变频器之间的正常通信，有效的保证了异步电机变频调速的效率，使控制系统达到了理想的控制效果。
参考文献：
[1]王刚.PLC及变频器控制多电机驱动的研究[J].科学与财富，2016（19）.
[2]高玉桥，刘新.基于PLC控制变频器的设计和应用研究[J].科技创新与应用，2012（17）.
[3]陶肖.西门子PLC、变频器和触摸屏在电机多段调速控制中的应用[J].科技创新与应用，2015（21）.
关键词：PLC；异步电机；变频器；调速控制；控制方案；硬件设计
在当前工业自动化控制系统中，将PLC与变频器进行组合来对异步电机进行控制，不仅控制更为简单，动作更迅速，而且测量更具精确性，具有较高的传统效率和抗干扰能力。基于PLC的异步电机变频器控制，其在一些大型设备进行进行应用，有效的提高了设备的使用效率，全面提升了对电机的控制水平。
1 基于PLC的异步电机变频器控制的必要性
在当前工业生产快速发展的新形势下，对于传动装置来讲，速度是其最为基本的要求。近年来，异步电机调速技术也取得了较快的发展，异步电机呈现出取代直流电机的趋势。在传统异步电机调整系统中，采用串级调速，这种调速系统较为复杂，属于多段速调速，调速效果并不理想。后来晶闸管面世后，异步电机调速技术取得了较快的发展，变频器得以出现，其有效的改变了供电电源的频率，并对异步电动机的转速进行调节，不仅调速范围有了较大的扩展，而且具有较好的调速平滑性和足够的机械特性硬度。而且随着变频器控制装置性能的不断增强，成本的下降，其在工业中得以广泛应用。而且当前在工业控制系统中，PLC作为最为成本的工业控制设备，基于PLC的异步电机变频器控制，由于有了PLC这个强大的控制器配合和指挥，有效的提高了调速的效果，而且异步电机在一些较为复杂的调速场合的应用更是取得了较好的成效。
2 基于PLC的异步电机变频器控制方案
2.1 PLC及闭环控制选择
当前PLC应用十分广泛，而且在各种监测、检测和组网运行中都发挥着非常重要的作用。利用PLC来对变频器频率进行控制的方法通常情况下可以采用以下两种方法：
首先，模拟量控制。利用模拟量输入和输出模块，并针对变频器的具体要求来选择适宜的电压和电流输出，以此来控制变频器的频率，并完成变频器频率反馈。根据具体要求还可以采用开环控制的方式。
其次，串行总线通信控制。对于部分具有较高层次的变频器，PLC和变频器之间相互通信可以通过通信模块频率来实现。在控制系统中，主要由PLC、变频器和电机三部分组成，通过可编程控制器来进行给定输入，利用PLC来对变频器进行控制，以此来完成对异步电机的有效控制，具体控制效果通过电机的转速反应，并向PLC输入进行反馈，经过比较后发出输入值，从而实现无静差调速。整个过程中构成了一个就频调速的闭环控制系统，不仅能够对系统响应进行改善，而且具有较强的抗干扰通通力，在应对外部扰动和内部变化过程中发挥着非常重要的作用。这其中调速的差值为闭环反馈中反馈信息与输入给定信息之间的差值，这也使精度控制可以进一步提升。另外，在扰动可以测量的情况下，还可以采用前蚀控制来对反馈闭环进行补充，构成复合型的控制系统，这对于控制的速度和控制效率的提升具有非常重要的意义。
2.2 通讯原理及传输技术
在通信选择方式中通常以互联网作为参考模型，采用开放式的PROFIBUS总线结构形式，这种总线通常DP、PA、FMS三种兼容模式。其中DP模式应用于分散式的I/O设备通信，是一种成本较低但速度高的通信方式，这种总线传输距离可以通过RPPETER进行扩展，采用RS485作为数据接口，传输的波特率为（9.6k-12k）bps，传输介质用双绞电缆和光线都可以实现，是一个功能比较强大的总线结构。这种总线标准也是国际总线标准IE61158的重要组成。在传输技术中总线传输通常使用RS485传输技术，这种总线结构运行分布扩展系统而不影响其他站的工作，其传输安装形式简单，与IEC标准的HZ类似，在扩展过程中比较灵活允许增加或者移去站点。当总线传输被确定后传输速率就只能选择一种，通常在电缆模式下可以连接32个站点，当然也可以使用中继器将总线的站扩展到126个。
控制网络也有两层结构，首先是工业以太网，这是用来建立PCL、变频器与电机之间的控制的。通过在PC中安装CP1613通信卡、在工业现场PC中安装相应的软件以及CP343-1IT模块接口，给予相应的授权来实现工业以太网与各个机位PC的通信。在上机位中使用Wincc组态监控软件实现集中监控。第二层就是DP网络。利用利用S7-200实现对现场DP设备的直接控制，这种网络适应现场恶劣环境以及实时处理工业现场数据的能力。因此采用S7-200PLC、变频器以及PROFIBUS现场总线技术能够改善传动性，有效的实现对现场设备和过程的远程监控，大大提升系统的自动化水平，系统控制的连续性提高，构成较为完善的自动化网络结构可以满足设计的要求并达到良好的经济效益。
3 硬件设计
3.1 PLC的选择
当前我国使用的PLC产品主要来自于美国、欧洲和日本。因此在具体选择时，需要从经济性、实用性等角度为出发点，选择适宜型号的PLC产品，所选产品不仅在市场占有率高，而且还要具有强大的功能和丰富的指令，通过与多个扩展模块进行连接，具有较大的扩展能力和存储空间，同时还要具有具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力，端子排容易进行拆卸，具备较强的控制能力。
3.2 变频器选择
在对异步电动机速度和转矩进行控制时所使用的变频器，不仅需要由微处理器控制，而且其功率输出器件还要具备先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管，可以选择的控制方式较为多样，可以根据用户的需求来选择适宜的型号。在具体选择过程中，为了达到降低电动机运行过程中的噪声，可以采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。即所选择的变频器产品要具有运行的可靠性和功能的多样性，不仅能够单独用于传动系统，而且还能够集成到自动化系统中来。由于选择的变频器控制功能较为全面，在对相关参数进行设置后，可以在更高级的电动机控制系统中进行应用，而且更为全面的保护功能能够实现对变频器和电动机的有效保护。
4 结束语
在当前工业自动化中，异步电机最有交物控制方式即是PLC变频调速控制，即通过程序来对异步电动机的变频调速进行控制，實现了控制的自动化。利用PLC来对异步电机变频器进行控制中，可以实现电机的多级调速，更好的发挥出可编程控制器的可靠性、灵活性、通用性和扩展性，而且利用相应的传输技术建立PLC与变频器之间的正常通信，有效的保证了异步电机变频调速的效率，使控制系统达到了理想的控制效果。
参考文献：
[1]王刚.PLC及变频器控制多电机驱动的研究[J].科学与财富，2016（19）.
[2]高玉桥，刘新.基于PLC控制变频器的设计和应用研究[J].科技创新与应用，2012（17）.
[3]陶肖.西门子PLC、变频器和触摸屏在电机多段调速控制中的应用[J].科技创新与应用，2015（21）.