摘 要：为了促进PLC控制变频器在自动化生产线中的有效应用，对PLC控制系统的组成以及变頻器、PLC系统的选择原则进行研究和分析，同时探讨PLC控制的编程过程以及具体操作过程，对提高PLC控制水平有重要帮助。
关键词：PLC技术;变频器;自动化控制;生产制造应用
中图分类号：TM921 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）35-0177-02
Abstract： In order to promote the effective application of PLC control frequency converter in automatic production line， the composition of PLC control system and the selection principle of frequency converter and PLC system are studied and analyzed， and the programming process and concrete operation process of PLC control are discussed， which is of great help to improve the control level of PLC.
Keywords： PLC technology; frequency converter; automatic control; manufacturing application
前言
随着科学技术水平的不断创新和发展，在当前的工业制造生产过程中，自动化技术的应用越来越广泛。特别是在机械制造、食品生产、药品生产以及汽车制造等行业出现了大量的自动化生产线。而自动化生产线的自动化过程主要由PLC、变频器、人机界面等完成控制的，其中PLC是自动化生产线中的核心部分。有效利用PLC控制技术，可以对生产线中的外部设备进行准确控制，保证生产效率。同时提高制造企业的生产自动化水平。
1 PLC控制技术
PLC自动控制技术实际上就是一种能够编程的逻辑控制器。在当前的工业制造过程中的应用比较广泛，通常情况下利用计算机技术可以对PLC自动控制系统进行在线编程。PLC系统主要由输出模块、输入模块、存储器以及微控制硬件组成。在软件及系统程序加入PLC自动化生产线过程中，主要是对逻辑控制的功能进行执行，一般包括输出、刷新、程序执行以及输入采样。在PLC自动控制技术应用过程中，发挥关键作用的硬件为微控制器，利用通讯接口可以对微控制器进行操作，从而实现控制外部设备的目的。以PLC控制技术为基础的变频器应用在自动化生产线过程中，不仅能够有效提高自动化生产线的效率，并且有利于节省一定的人力投入，对提高企业的生产效益有积极意义[1]。
2 以PLC控制为基础的变频器系统组成
基于PLC控制的变频器用在自动化生产线过程中，首先要对自动化生产线的分拣单元结构有所了解。通常情况下，自动化生产线的分拣单元结构主要包括光纤传感器、金属传感器、聚光电传感器和旋转编码器。在对自动化生产线进行控制的过程中，主要是将工件利用输送单元，传送到分拣单元的入料口传送带上，然后由光电传感器对物料进行检测，延迟一秒后，变频器可以驱动电机正转，然后驱动传送带将工件带到分拣检测区中。在这一过程中，光纤传感器可以对物料的颜色进行检验，而金属传感器可以对物料的材质进行检验。之后，使物料继续前行，利用PLC控制技术可以根据物料的检验属性将物料送在对应的料槽位置上，然后由气缸将物料推入到料槽内。推到位后气缸会缩回，完成一个工作周期。在自动化控制过程中，变频器的频率主要是由触摸屏的频率输入设定值决定，而传送带的位置控制主要是由旋转编码器进行测量，然后将测量的信号传到PLC控制系统内，PLC控制系统内的高速计数器可以对其进行计数，并通过程序操作对传送带的启动以及停止进行准确控制。
PLC控制系统对变频器进行控制的过程中，主要是利用发送频率值、启动和停止正反转信号过程对变频器进行控制。变频器的频率主要是由于主站通讯触摸屏给定的，可以利用PPI通讯将主站中的信号传输到分拣站的控制系统内，利用程序进行有效处理后，可以使用PLC的模拟量输出，传送到变频器的模拟量输入端口。电机启动和停止正反转信号主要是由PLC的数字输出端口进行传送的，可以将信号传送给变频器的数据输入端口，然后变频器对电机动作进行驱动和控制。除此之外，变频器输出的速度可以返回PLC控制系统内，然后由模拟量的输入通道回到PLC系统内，使用PPI通讯将信号数据再传输给主站，主站与触摸屏进行通讯，可以将速度显示在触摸屏上[2]。
3 科学合理地选择PLC以及变频器
3.1 科学选择PLC控制系统
为了保证自动控制系统在运行过程中的有效性和合理性，需要根据自动化生产线的具体情况选择合适的PLC自动控制系统。因为自动控制系统的型号存在很大差异，在不同的运行状态下适合使用不同的型号。PLC自动控制系统内的模块、电池以及容量等的不同型号会影响PLC自动控制系统的整体运行状态。在PLC自动控制系统编程之前，设计人员要对自动化生产线的工作状态进行研究和分析，例如要对信号的输入情况以及电压电流状况进行研究和分析，然后才能够确定合适的PLC自动控制系统型号，充分发挥自动控制系统在生产线过程中的作用。
3.2 合理选择变频器
随着我国经济水平的不断提高，人们对物质的需求也在不断提高，尤其是对产品的质量要求也越来越高。而在当前的PLC自动化控制系统应用过程中，不同的变频器型号比较多。质量比较好的变频器虽然价格较高，但是在应用过程中具有较好的性能。但是如果没有根据自动化生产线的具体情况选择合适的变频器，高性能变频器可能会出现过载状态，影响变频器的稳定性。在选择变频器的过程中，要根据自动化生产线的工作要求以及生产要求科学选择变频器。不能为了整体工作效率，采用性能比较高的变频器，也不能为了节省生产成本，而采用不符合规定和要求的变频器。而要根据生产线的实际工作状态，科学选择变频器的型号，防止高性能的变频器产生过载状态，影响变频器在应用过程中的稳定性[3]。
4 基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用
4.1 PLC程序编制过程
将PLC控制技术应用在自动化生产线过程中，要注意对PLC程序进行准确的编制。在编制PLC程序的过程中，要特别注意PLC模拟量的输出格式。一般情况下，要在S7-200CPU224XP中利用D/A变换的方式将模拟量的频率指令输入到变频器内。这样可以对电机速度进行连续调整，通常情况下，PLC程序的信号格式包括电压以及电流两种。电压的信号范围要控制在0-10V以内，而电流的信号为0-20mA。在PLC中的数字量的量程都为0-32000，主要采用电压信号对PLC程序进行编制。变频器的频率以及PLC模拟量的输出电压关系为正比，模拟量输出是数字量利用的转换器D/A转换的，模拟量和数字量之间的关系也是正比关系。因此，频率以及数字量的关系为正比。在分拣单元工作的过程中，主要利用触摸屏确定变频率的频率给定值，触摸屏以及自动化生产线的主站利用RS485进行通讯，传输地址为VW1002，可以利用RS485通讯口以及PPI的通讯协议传送到分拣站。并且可以在分拣站将频率给定值放在VW1002地址的存储空间中。在PLC程序编制的过程中，要注意变换VW1002的存储频率给定值，然后将其从模拟量的输出端口V、M进行传输，传输到变频器的模拟量输入口的3、4端口中。变频器模拟的输入区域频率为0-50Hz，PLC的对应数字量为0-32000，用16位的地址AQW0完成输出过程。因此，需要将对应的频率组织转换成与之相对应的数字量，将频率的给定值乘以640可以得到数字量[4]。
4.2 具体操作过程
自动控制技术在变频器中进行具体操作的过程中，要从以下方面出发，确保操作过程的规范性及标准性，才能够充分发挥PLC自动控制技术在生产线过程中的作用。第一，要编好自动化生产的相关程序，要对控制系统中的各个设备有准确具体的了解以及掌握，这样才能够保证规范操作。除此之外，还要对需要控制的对象有所认识，保证在控制过程中，能够根据生产的具体需求完成操作过程。同时要在控制过程中，对硬件以及安装的软件进行严格仔细的检查，防止出现故障，影响生产线的效率。第二，在具体操作过程中，最好画出控制程序的图纸。在画程序图纸的过程中，要根据PLC控制技术的具体结构以及在控制过程中的运行状态完成设计过程。设计完成之后，还要检查设计好的控制图纸，要保证设计图纸与自动化生产线之间的要求相适应，确保其准确无误后才能够将设备的各个单元进行科学合理的安排和规划。第三，完成设计图纸之后，要由专业的人员根据设计的程序图纸进行程序编写过程，这一步是具体操作过程中的关键环节，不能出现错误，必须保证严格按照程序设计图纸完成程序编写，才能够将PLC控制技术准确的应用在自动化生产线过程中，保证自动化生产线的生产效率，防止出现操作误差。第四，程序编写完成后，要对程序进行确认检查，保證程序编写没有问题。同时，也要对程序运行过程中的具体情况进行检查，防止在运行过程中程序操作出现问题。此外，还要根据程序编写的具体情况完成程序操作说明书，对整个操作过程中应该注意的问题以及容易出现错误的地方进行标注和总结。
5 结束语
综上所述，利用PLC控制技术对变频器进行自动化控制的过程中，要重视对硬件连接以及通讯系统的连接。并且还要根据自动化生产线的具体要求，对变频器以及控制的相关参数进行有效设置。除此之外，还要根据自动化生产线的控制情况进行PLC编程工作，才能够对变频器进行有效的自动化控制，否则可能会影响变频器控制效率以及准确性。以PLC技术为基础的自动化控制技术能够确保在生产过程中的智能化以及自动化水平，从而提高整体的自动化生产效率，对促进变频器的广泛应用和发展有重要意义。
参考文献：
[1]刘美珍，侯志平.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].现代制造，2017（3）：38-39.
[2]刘微.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].大科技，2017（20）：228.
[3]于子博.基于PLC与变频器的自动化生产线供水控制系统的开发[J].科学技术创新，2015（10）：50-50.
[4]易卫乔.基于PLC及变频器的集成控制方法研究及其应用[J].自动化应用，2016（8）：18-19.
