黄波
西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司 新疆维吾尔族自治区克拉玛依市 834000
摘要：随着科学技术的飞速发展，科技成为推动经济发展的重要因素，其中，能够显著提升企业生产效率的自动化生产线，更是为社会经济的增长做出了卓越的贡献。在自动化生产线中，PLC技术发挥着重要的作用，而基于PLC控制的变频器更是自动化生产线能够实现产品重复、批量生产的关键部件。本文将简要阐述PLC技术的概念、特点以及构成，并对PLC变频器的工作原理和应用优势进行总结，在此基础上，结合具体案例进一步探究基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用。
关键词：PLC控制；变频器；自动化生产线
随着科学技术和社会经济的不断发展，自动化生产线在工业制造领域的应用愈发广泛，自动化生产线的引进使得我国汽车制造、药品生产、机械制造、食品生产等行业的生产效率和质量得到显著提升。而自动化生产线的自动生产过程主要人机界面、变频器和PLC技术协同控制，其中，PLC控制的变频器是自动化生产线核心构件。因此，全面了解PLC技术的概念、特点以及构成，掌握PLC变频器的工作原理和应用优势，积极探索基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用，对于自动化生产线功能性的优化，制造行业自动化生产水平的提升，具有重要的实践意义。
一、PLC技术的概述
（一）PLC技术的概念
可编程控制器（PLC）是以未处理器为基础，将自动化技术、通信技术、计算机技术整合后形成的新型控制装置。国际电工委员会对PLC的定义为：一种基于数字运算操作的，服务于工业生产过程的电子系统，它利用可编程储存器，通过输入和输出内部逻辑运算、计数运算、顺序控制等操作程序，实现控制机械生产过程的目的。由于PLC技术兼具传统继电器控制技术和计算机技术的优点，在现阶段工业自动化生产中发挥出重要的作用和价值[1]。
（二）PLC技术的特点
PLC技术有以下三个显著特点：（1）可靠性、安全性高。PLC的输入和输出端口采用的是光耦合器件或继电器，具有明确的开关量和隔离与抗干扰措施，从而有效避免外界因素对生产线的干扰，使得PLC能够在任何环境条件下都能稳定发挥控制功能，因此具有较高的可靠性和安全性（2）较强的通用性。PLC为模块化结构，通过灵活组合各个模块能够构成不同形式的控制系统，实际应用过程中，技术人员只需根据不同模块的操作要求，进行针对性编程，即可让PLC实现不同的操作（3）良好的便捷性。PLC技术与传统控制技术最大不同就是利用软件编程代替硬连线。在实际应用过程中，当自动化生产线提出改变控制系统、控制方式等要求时，只需修改程序并进行简单调试即可，从而凸显出良好的便捷性特征[2]。
（二）PLC系统的构成
目前，自动化生产线中的PLC系统主要由以下部件构成：（1）CPU。由于PLC的本质是具有控制功能的小型计算机，因此，由存储器和微处理器组成的CPU模块是PLC系统的核心（2）输入/输出模块。该模块是PLC与自动化生产线其它设备连接的接口（3）编程设备。该部件是PLC系统最重要的外围控制设备，通过编程设备，技术人员能够完成指令传递、原有控制程序调试与修改、PLC工作过程在线监控等工作内容（4）电源模块。该模块主要负责PLC工作过程中直流电与交流电的转换。
二、PLC变频器的工作原理和优势
（一）PLC变频器的工作原理
在自动化生产线中，负责实际生产的部分称为“主线路”，负责数据通信、信号采集和传递、系统控制的部分称为“辅助线路”。变频器是主线路中的重要元件，通过改变电压和频率调控生产线的生产效率，PLC则是辅助线路中的重要元件，集信号采集和处理、数据通信、信号传递、信息交换等功能于一体的逻辑控制装置。在实际组合应用过程中，变频器将工作信息由总线系统上传至PLC系统中，PLC系统再将信息传递到后台DCS控制中心，从而实现了DCS控制中心与变频器的有效连接，构成了完整的信息交流系统和过程控制系统，从而实现自动化生产线生产工艺和生产过程的控制[3]。
（二）PLC变频器的技术优势
变频器自身数据信息分析和处理的能力比较薄弱，将PLC技术与变频器结合，可以有效弥补变频器的不足之处，提升变频器的整体性能。从工作方式的层面看，PLC控制下的变频器主要采用循环扫描的方式实现控制功能。首先，PLC系统CPU模块按照首个控制指令指导变频器执行相应的程序，当一套控制指令执行完毕后，再返回首个指令，从而实现生产过程的循环控制，提高生产线的生产效率。同时，PLC系统每次执行首个指令前会对程序进行故障自诊，确认系统正常后才会执行后续指令，因此PLC变频器的循环控制效果更加稳定。从中央处理器功能发挥层面看，PLC系统能够对输入端进行扫描，在确认无误后才会进行后续的指令调出与执行，并将正确的处理结果上传至状态寄存器中，当最后一个控制指令执行完毕后，系统会输出状态寄存器的处理结果，从而提高变频器的工作效率，进而提高自动生产线的生产效率和生产稳定性[4]。
三、基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用
PLC控制的变频器在自动化生产线中重要起到控制作用，因此，下文将以西门子S7-200系列PLC控制下的MM420变频器在自动化生产线分拣单元传送工件控制中的应用为例，从“硬件连接”、“变频器参数设置”、“PLC程序编制”三个环节，分析基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用。
（一）硬件连接
“RS485通讯方式”和“端子控制”是实现PLC对变频器控制的两种常见方式。其中“端子控制”方式的应用更为广泛。首先按照图一所示（途中只标出了PLC与变频器之间的信号连接线，将其它接线省略）进行硬件连接。在本案例中，想要实现PLC变频器的控制，只需控制电机的启停与正转即可，因此，只需要将5号和8号端子作为电源，将PLC的Q0.0与5号端子连接，将1L与8号端子连接，从而利用PLC的Q0.0完成电机的启停与正转控制，进而实现数字控制。同时，变频器的12号和13号端子模拟量输出端子，用于监控电机转速，因此，需要将PLC的M和A+端子与12号和13号端子连接。
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图一：PLC与变频器接线示意图
（二）变频器参数设置
PLC变频器控制功能的实现不仅需要正确的硬件接线，还需要对变频器参数进行科学设置。在本案例中需要对变频器的电机参数、信号源参数、控制方参数进行正确设置。其中，P0700参数号对应的设置内容为“选择命令源”，此时需要将参数值设为“2”，即确认“由端子排输入”；P0701参数号对应的设置内容为“DIN1为ON，OFF为停止”，此时需要将参数值设为“1”，即确认“由 PLC的Q0.0来控制电机启停与正转”。
（三）PLC程序编制
在进行PLC程序编制时，需要关注PLC模拟量的输出格式。本案例中，西门子S7-200系列PLC是通过D/A变换的方式进行模拟量输出，其信号格式有“电流”和“电压”两种：电流信号范围为0~20 mA ；电压信号范围是0～10 V。变频器频率与PLC输出电压之间存在正比例关系，数字量和模拟量之间也存在正比例关系，因此，频率与数字量之间必然也是正比例关系[5]。
结语：
综上所述，PLC技术具有可靠性高、通用性强、便捷性好的特点，将其与变频器结合，能够有效弥补变频器的技术性缺陷，通过相互协作，最大化发挥出变频器在自动化生产线中的应用作用，切实提升控制效果和生产效率。同时，将基于PLC控制的变频器应用于自动化生产线的过程中，应加强对硬件连接、变频器参数设置、PLC程序编制三个关键环节的技术把控，从而在确保PLC变频器稳定运行的同时，切实提升自动化生产线的生产效率和产品质量。
参考文献：
[1]李益玲.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].无线互联科技,2020,17(24):102-103.
[2]付佳临.PLC技术在电气自动化中的应用分析[J].电力设备管理,2020(06):151-152+160.
[3]史春笑,唐雅娜.基于PLC的自动生产线电气控制系统设计[J].科技经济导刊,2020,28(06):60-61.
[4]孙永芳,张刚.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].科技创新与应用,2019(35):177-178.
[5]唐志忠.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].湖北农机化,2019(17):67.