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摘要：随着信息化时代的到来，在工业生产中对工业控制要求也越来越高，特别是对电动机速度的控制要求尤为突出，因而研究出了更多的交流调速方法。其中，PLC的可靠性高、系统设计强、维护方便等的特点，与组态软件、变频器等有机结合，能够有效控制电动机速度。本文对PLC与组态软件应用于动机变频调速系统进行多方面分析和总结，供参考。
关键词：PLC；组态软件；电动机；变频调速
Abstract: with the arrival of information age, in the industrial production of industrial control requirement also more and more high, especially for motor speed control requirements of the particular, thus developed more ac speed regulation method. Among them, the high reliability of PLC, system design, maintenance is convenient wait for a characteristic, combine with configuration software, frequency converter, etc, can effectively control the motor speed. In this paper, the PLC and configuration software was applied to motor frequency control of motor speed system does a lot of analysis and summary, for your reference.
Key words: PLC; Configuration software; Motor; Frequency control of motor speed
中图分类号： TM32 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
抗干扰能力强，可靠性高、容易改造、建造工作量小、系统设计、维护方便等是PLC的主要特点。本文将三相异步电动机作为被控对象，并主要介绍了怎样应用PLC与变频器、组态软件等实现对此电动机的变频调速控制。组态软件主要应用于数据采集和过程控制，它们组成自动控制系统监控层的一级开发环境和软件平台，其组态方式十分灵活，给用户进行工业自动控制系统监控提供了快捷、方便的通用层次的软件工具，不仅使操作人员的工作环境得到改善，工作的安全性得以提高，同时也促进了生产效率的提高。
1、系统设计总体构架
此系统的控制平台主要由远程监控层、上位机监控层以及PLC控制层组成，如图1所示。
图1电动机变频调速系统
经总体分析与总结系统各个方面，对此变频调速器进行设计实现过程主要分为以下三方面：
第一，基层PLC加变频器进行三相异步电动机的控制得以实现
第二，要实现上位机的监控，主要是基于MCGS基础上使得上位机PC机与PLC之间的通信连接。
第三，远程控制通过IE浏览器实现，并能够实现基本B/S模式进行远程监控。在上位监控层中，PC机进行MCGS网络版组态软件运行，一方面基于TCP/IP协议，MCGS网络版组态软件只需在客户端上运行IE浏览器，便可完成整个系统相关的信息收集与发布，使得网络计算机能够有效控制或浏览现场的运行状态。另一方面此组态软件还可以作为PLC下位机的组态平台和监控平台。
2、PLC与变频器实现变频调速
为实现对此电动机的变频调速控制，主要采用了无极调速、八段速以及光电编码器的闭环控制法进行有效控制电动机。
2.1无极调速控制
为实现对电动机的控制，本控制方案主要采用的是PWM技术，此技术具有控制灵活、简单、动态响应好的特点，被广泛应用到电力电子技术的控制方案中，逐渐成为人们研究和关注的热点。
本方案功能的实现是结合组态软件实现，主要输入一个频率在上位机组态的界面上，运行这一频率进行电动机控制。其实现过程具体如下，首先在软件编程中应用PLC输出PWM脉冲，与变频器相连接，对电路端子中的八号端子進行控制。通过改变PWM脉冲的占空比实现变频器输出频率的改变。这样在组态软件中对PWM脉冲的占空比进行设定，实现电动机转速的确定。
2.2八段速控制
采用八段速控制主要是通过一个按钮实现对一中电动机转速的控制。此方法是设定八个频率在变频器中，通过PLC中的八个控制按钮分别输入一种频率输出。其具体操作过程是，首先进行PLC梯形图程序的编写，保持输出端子的输出状态组合为八种状态，在每个状态下采用一个控制开关，这八个控制开关分别控制了PLC的八种输出状态。然后按顺序连接变频器的控制电路端子与PLC的三个输出端子。设定变频器参数，对各个状态频率的输出大小进行确定，实现一个控制开关控制一种变频器的输出频率，最后连接电动机与变频器，通过控制这八个控制开关的通断情况，PLC有效控制电动机的八段速得以实现。其控制程序如图2所示。
图2八段速程序
2.3光电编码器的闭环控制
把增量式光电编码器当做闭环控制的反馈输入是本方案实施思路。其具体实现过程如下，首先应用PLC控制好电动机，保持一定速度运转，采用光电编码器对电动机转一圈产生的脉冲数进行监测，及时将检测信息传送至PLC。然后将PLC变成将收到的脉冲数转换为电动机的转速，并对转速值与电动机预设值进行比较，如果存在偏差，可通过PID算法消除误差，让电动机保持在规定的转速值内运转。
3、监控系统设计
3.1触摸屏控制设计
首先应选择一个型号的触摸屏，根据其在计算机上支持的软件设计的相关说明、各个控制、报警画面等，进行触摸屏下载，然后通过电缆与PLC连接，两者相互通信实现对电动机的加速、减速、正反转、启停、等的控制。当触摸屏上电后，能够自动进入到设计的相关画面，根据需要，操作人员可以通过人机交互有机结合的方式直接对下位机PLC实施控制功能，提高系统的可靠性。
3.2基于MCGS组态软件的上位机监控
此组态软件系统主要是基于PC硬件，在windows平台上运行的一种组态软件，运行环境与开发环境构成MCGS组态软件系统，其中，组态运行环境主要负责组态软件与PLC的数据转换，实时对变量的数值进行更新，系统历史记录查询、报警显示、趋势曲线等功能由该组态软件系统实现，并能生成历史数据文件，便于以后查询使用。此外，画面开发系统建立起来的相关图形也是通过组态运行环境显示出来。画面开发环境主要是应用程序的集成环境，变量的定义、界面设计等工作主要在这个环境中进行，具有科学的图形生产功能。组成变量的数据类型有多种，可以科学合理的对被控对象的特性进行抽象发挥，能够简单操作数据的安全防范、过程记录、趋势曲线、报警等重要功能。此系统设计步骤如下：
首先，打开装有MCGS网络版组态软件的计算机，打开此软件并在此软件上建立一个工程项目，应用组态软件中的绘图工具在操作界面上构件监控系统。
其次，建立一个实时数据库在组态软件中，便于PLC与MCGS之间数据交换的实现。
最后，建立PLC与MCGS之间的通信连接，PC上位机与PLC之间的连接通过松下编程电缆实现。将松下PLC与通用串口父设备加入到组态软件的设备窗口之中，进行通讯设置。组态完成后，系统进入运行环境，实现对电动机的上位机的有效监控。通信设置见图表。
3.3IE浏览器实现远程监控
网络版MCGS组态软件具有互联网远程浏览功能，能够通过IE浏览器操作控制和远程浏览所建立的工程项目。此方法只需打开上位监控的PC机的组态软件运行便可，既方便又实用。对于远程用户，仅需要将IE浏览器打开，在网页的地址栏中输入工程项目运行的用户的IP，便可以对此计算机直接访问。其具体操作时在操作界面上，输入用户的用户名和密码，系统自动登陆到服务器，便能实现对工程项目中的组态画面直接浏览，根据具体需要，获取相关信息，采用此浏览器，实现了资源共享、及时获取信息的目的，为远程监控提供了另一个有效平台。如果用户具有控制权限，还可以实现远程控制功能，只需基于MCGS网络版平台，打开浏览器，登录到相关页面，管理和监控权利范围内众多内容，远程监控功能得以实现。其原理如图3所示：
图3基于MCGS组态软件的IE浏览器远程控制原理
4、结语
通过采用PLC与组态软件系统，运行变频器，完成对电动机转速的有效控制，大大减少了硬件电路设计程序。同时，此系统与当前广泛应用的触摸屏以及组态软件技术相结合，进一步提高了控制系统的自动化程度，运行更加稳定可靠，其操作简单、抗干扰能力强、维修方便、直观的特点，使操作人员的劳动强度大大减轻，提高了工作效率，具有较高的应用价值。
参考文献：
[1]邹火军，邹木春．基于触摸屏与PLC的全自动离心式分蜜机控制系统[J].梧州学院学报，2009(6).
[2]张宝富，穆希辉，杜峰坡，于建华,基丁光电编码器和PLC的车轮转角检测显示系统[J].机械与电子，2009(7).
[3]李宗艳,程金生,杨润泽,PC,PLC与变频器的串行通信控制开发及应用[J].机电一体化,2009(3).
[4]杨铭,高亮,王凯,PLC在三相异步电动机运行控制中的应用[J].科技信息（科学·教研）,2007(10).
关键词：PLC；组态软件；电动机；变频调速
Abstract: with the arrival of information age, in the industrial production of industrial control requirement also more and more high, especially for motor speed control requirements of the particular, thus developed more ac speed regulation method. Among them, the high reliability of PLC, system design, maintenance is convenient wait for a characteristic, combine with configuration software, frequency converter, etc, can effectively control the motor speed. In this paper, the PLC and configuration software was applied to motor frequency control of motor speed system does a lot of analysis and summary, for your reference.
Key words: PLC; Configuration software; Motor; Frequency control of motor speed
中图分类号： TM32 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
抗干扰能力强，可靠性高、容易改造、建造工作量小、系统设计、维护方便等是PLC的主要特点。本文将三相异步电动机作为被控对象，并主要介绍了怎样应用PLC与变频器、组态软件等实现对此电动机的变频调速控制。组态软件主要应用于数据采集和过程控制，它们组成自动控制系统监控层的一级开发环境和软件平台，其组态方式十分灵活，给用户进行工业自动控制系统监控提供了快捷、方便的通用层次的软件工具，不仅使操作人员的工作环境得到改善，工作的安全性得以提高，同时也促进了生产效率的提高。
1、系统设计总体构架
此系统的控制平台主要由远程监控层、上位机监控层以及PLC控制层组成，如图1所示。
图1电动机变频调速系统
经总体分析与总结系统各个方面，对此变频调速器进行设计实现过程主要分为以下三方面：
第一，基层PLC加变频器进行三相异步电动机的控制得以实现
第二，要实现上位机的监控，主要是基于MCGS基础上使得上位机PC机与PLC之间的通信连接。
第三，远程控制通过IE浏览器实现，并能够实现基本B/S模式进行远程监控。在上位监控层中，PC机进行MCGS网络版组态软件运行，一方面基于TCP/IP协议，MCGS网络版组态软件只需在客户端上运行IE浏览器，便可完成整个系统相关的信息收集与发布，使得网络计算机能够有效控制或浏览现场的运行状态。另一方面此组态软件还可以作为PLC下位机的组态平台和监控平台。
2、PLC与变频器实现变频调速
为实现对此电动机的变频调速控制，主要采用了无极调速、八段速以及光电编码器的闭环控制法进行有效控制电动机。
2.1无极调速控制
为实现对电动机的控制，本控制方案主要采用的是PWM技术，此技术具有控制灵活、简单、动态响应好的特点，被广泛应用到电力电子技术的控制方案中，逐渐成为人们研究和关注的热点。
本方案功能的实现是结合组态软件实现，主要输入一个频率在上位机组态的界面上，运行这一频率进行电动机控制。其实现过程具体如下，首先在软件编程中应用PLC输出PWM脉冲，与变频器相连接，对电路端子中的八号端子進行控制。通过改变PWM脉冲的占空比实现变频器输出频率的改变。这样在组态软件中对PWM脉冲的占空比进行设定，实现电动机转速的确定。
2.2八段速控制
采用八段速控制主要是通过一个按钮实现对一中电动机转速的控制。此方法是设定八个频率在变频器中，通过PLC中的八个控制按钮分别输入一种频率输出。其具体操作过程是，首先进行PLC梯形图程序的编写，保持输出端子的输出状态组合为八种状态，在每个状态下采用一个控制开关，这八个控制开关分别控制了PLC的八种输出状态。然后按顺序连接变频器的控制电路端子与PLC的三个输出端子。设定变频器参数，对各个状态频率的输出大小进行确定，实现一个控制开关控制一种变频器的输出频率，最后连接电动机与变频器，通过控制这八个控制开关的通断情况，PLC有效控制电动机的八段速得以实现。其控制程序如图2所示。
图2八段速程序
2.3光电编码器的闭环控制
把增量式光电编码器当做闭环控制的反馈输入是本方案实施思路。其具体实现过程如下，首先应用PLC控制好电动机，保持一定速度运转，采用光电编码器对电动机转一圈产生的脉冲数进行监测，及时将检测信息传送至PLC。然后将PLC变成将收到的脉冲数转换为电动机的转速，并对转速值与电动机预设值进行比较，如果存在偏差，可通过PID算法消除误差，让电动机保持在规定的转速值内运转。
3、监控系统设计
3.1触摸屏控制设计
首先应选择一个型号的触摸屏，根据其在计算机上支持的软件设计的相关说明、各个控制、报警画面等，进行触摸屏下载，然后通过电缆与PLC连接，两者相互通信实现对电动机的加速、减速、正反转、启停、等的控制。当触摸屏上电后，能够自动进入到设计的相关画面，根据需要，操作人员可以通过人机交互有机结合的方式直接对下位机PLC实施控制功能，提高系统的可靠性。
3.2基于MCGS组态软件的上位机监控
此组态软件系统主要是基于PC硬件，在windows平台上运行的一种组态软件，运行环境与开发环境构成MCGS组态软件系统，其中，组态运行环境主要负责组态软件与PLC的数据转换，实时对变量的数值进行更新，系统历史记录查询、报警显示、趋势曲线等功能由该组态软件系统实现，并能生成历史数据文件，便于以后查询使用。此外，画面开发系统建立起来的相关图形也是通过组态运行环境显示出来。画面开发环境主要是应用程序的集成环境，变量的定义、界面设计等工作主要在这个环境中进行，具有科学的图形生产功能。组成变量的数据类型有多种，可以科学合理的对被控对象的特性进行抽象发挥，能够简单操作数据的安全防范、过程记录、趋势曲线、报警等重要功能。此系统设计步骤如下：
首先，打开装有MCGS网络版组态软件的计算机，打开此软件并在此软件上建立一个工程项目，应用组态软件中的绘图工具在操作界面上构件监控系统。
其次，建立一个实时数据库在组态软件中，便于PLC与MCGS之间数据交换的实现。
最后，建立PLC与MCGS之间的通信连接，PC上位机与PLC之间的连接通过松下编程电缆实现。将松下PLC与通用串口父设备加入到组态软件的设备窗口之中，进行通讯设置。组态完成后，系统进入运行环境，实现对电动机的上位机的有效监控。通信设置见图表。
3.3IE浏览器实现远程监控
网络版MCGS组态软件具有互联网远程浏览功能，能够通过IE浏览器操作控制和远程浏览所建立的工程项目。此方法只需打开上位监控的PC机的组态软件运行便可，既方便又实用。对于远程用户，仅需要将IE浏览器打开，在网页的地址栏中输入工程项目运行的用户的IP，便可以对此计算机直接访问。其具体操作时在操作界面上，输入用户的用户名和密码，系统自动登陆到服务器，便能实现对工程项目中的组态画面直接浏览，根据具体需要，获取相关信息，采用此浏览器，实现了资源共享、及时获取信息的目的，为远程监控提供了另一个有效平台。如果用户具有控制权限，还可以实现远程控制功能，只需基于MCGS网络版平台，打开浏览器，登录到相关页面，管理和监控权利范围内众多内容，远程监控功能得以实现。其原理如图3所示：
图3基于MCGS组态软件的IE浏览器远程控制原理
4、结语
通过采用PLC与组态软件系统，运行变频器，完成对电动机转速的有效控制，大大减少了硬件电路设计程序。同时，此系统与当前广泛应用的触摸屏以及组态软件技术相结合，进一步提高了控制系统的自动化程度，运行更加稳定可靠，其操作简单、抗干扰能力强、维修方便、直观的特点，使操作人员的劳动强度大大减轻，提高了工作效率，具有较高的应用价值。
参考文献：
[1]邹火军，邹木春．基于触摸屏与PLC的全自动离心式分蜜机控制系统[J].梧州学院学报，2009(6).
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[3]李宗艳,程金生,杨润泽,PC,PLC与变频器的串行通信控制开发及应用[J].机电一体化,2009(3).
[4]杨铭,高亮,王凯,PLC在三相异步电动机运行控制中的应用[J].科技信息（科学·教研）,2007(10).