从工控领域的角度来看待PLC与变频器之间的关系

1.介绍

在工业现场控制领域，PLC作为变频控制柜中的关键设备。开始随着国家对供水行业投入的不断加大，自动化水平也在不断提高，PLC在供水行业的应用也逐渐增多。触摸屏与PLC匹配，使PLC的应用更加灵活。同时可以设置参数，显示数据，用动画描绘自动化过程，使PLC的应用可视化。

变频供水已经成为供水行业的主流，是保证供水管网恒压的重要手段。现代变频器（VFD）完善的网络通讯工程，电动机的同步运行，远程集中控制和在线监测提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏，控制可以更加直观，操作更加简单方便。

结合PLC、触摸屏和VFD，VFD，以通讯方式控制，实现变频恒压供水。

2.系统结构

变频供水系统，主要由PLC、VFD、触摸屏、压力变送器、电源及控制电路和水泵机组组成。用户可以通过触摸屏控制系统的运行，也可以通过控制柜面板上的指示灯、按钮和转换开关了解和控制系统的运行。通过安装在出口管网上的压力变送器，将出口压力信号转换成4 ~ 20mA或0 ~ 10V的标准信号，送入PLC内置的PID调节器。PID运算后与给定的压力参数进行比较，运算频率输出到VFD。系统通过VFD控制水泵的转速来调节供水量。根据用水量的不同，PLC频率输出给定的运行频率VFD，从而调节水泵的转速，实现恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O口开关的输出切换交流接触器组，从而协调运行中的泵电机数量，完成电机的启停、变频和工频切换。通过调整运行中的电机数量，控制电机组中一台电机的变频速度，使系统管网的工作压力始终稳定，从而达到恒压供水的目的。

3.工作原理

系统有两种操作模式:手动和自动。手动模式下，泵的运行由控制柜上的启停按钮控制，可根据需要控制1 # ~ 3 #泵的启停。该模式主要用于设备调试、自动故障和维护。自动运行时，首先1#水泵变频运行，VFD输出频率从0HZ上升。同时PID调节器将接收到的信号与给定的压力进行比较，并发送给VFD进行控制。如果压力不够，频率上升到50HZ，由PLC设定的程序驱动I/O口开关输出，切换交流接触器组，使1 #泵变频快速切换到工频，2 #泵变频启动。如果压力仍达不到设定压力，2 #泵变频切换到工作频率，3 #泵开始变频。如果用水量减少，PLC控制从第一台泵开始停泵，同时系统按照PID调节参数平稳运行，始终保持管网压力。

在瞬间断电的情况下，系统将停止运行。电源恢复正常后，手动启动，系统自动回到初始状态开始运行。自动变频功能是系统最基本的功能，系统自动完成多台泵的启动、停止、循环变频的整个运行过程。

4.设备参数的设置

通信前，必须正确设置PLC、触摸屏和VFD的通信参数。本系统定义为Modbus协议，波特率为9600，数据位为8，无校验，停止位为1。VFD除了设置通讯参数外，还要启用“自由停车”来保护电机。

PLC通讯参数设置:twdlcaa 24 drf-硬件-端口-端口设置，端口设置中的端口参数设置；触摸屏通讯参数设置:IO管理器-Modbus RTU01 [COM1]-Modbus设备，双击“Modbus设备”设置通讯参数。

5.PLC控制系统

系统采用变频升降装置，I/O点数为24点，继电器输出，PLC编程采用PLC专用编程软件Twidosoft。该软件提供了完整的编程环境，可用于离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比，系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的启停、自动输入、定时切换、供水泵的变频和故障报警等。此外，PLC内置的PID给出电机速度、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号。