摘要:随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展，使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外，由于
PLC
的功能强大、容易使用、高可靠性，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本
设计就是利用变频器和PLC实现水池水位的控
制。
关键词
LC系统控制设计
变频器技术是一门综合性的技术，它建立的选用高性能的PLC，完全能够胜任此功能。结构框图，然后在根据工艺要求，绘制出各功
在控制技术、电子电力技术、微电子技术和系统控制结构如图1所示。能单元的详细功能框图。
计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动PLC采集传感器、监控电机及变频器等4.3编写程序
系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速有关的各类对象的信息。本系统中，对电机采编写程序就是根据设计出的框图逐条地
控制，有许多优点，如节电、容易实现对现有用一台变频器来进行频率的调节控制。采用编写控制程序，这是整个程序设计工作的核心
电动机的调速控制、可以实现大范围内的高PLC输出的模拟量信号作为变频器的控制端部分。
效连续调速控制、实现速度的精确控制。容输人信号，从而控制电机转速大小，并且向4.4程序测试和调试
易实现电动机的正反转切换，可以进行高额度PLC反馈自身的工作状态信号，当发生故障程序测试和调试不同，软件测试的目的是
的起停运转，可以进行电气制动，可以对电动时，能够向PLC发出报警信号。由于变频调速尽可能多地发现软件中的错误，软件调试的任
机进行高速驱动。完善的保护功能:变频器是通过改变电动机定子供电频率以改变同步务是进一步诊断和改正软件中的错误。
保护功能很强，在运行过程中能随时检测到各转速来实现的，故在调速过程中从高速到低速4.5编写程序说明书
种故障，并显示故障类别(如电网瞬时电压降都可以保持有限的转差功率，因此具有高效程序说明书是对程序的综合说明，是整个
低，电网缺相，直流过电压，功率模块过热，电率、宽范围、高精度的调速性能。程序设计工作的总结。
机短路等)，并立即封锁输出电压。这种“自图1是系统设计流程图。
我保护”的功能，不仅保护了变频器，还保护3设备的选型
了电机不易损坏。
PLC特点:第一，可靠性高、抗千扰能力
强，平均故障时间为几十万小时。而且PLC
采用了许多硬件和软件抗干扰措施。第二，
编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继
电器控制形式的梯形图编程方式，很容易被操
作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计
了如步进梯形指令等，进一步简化了编程。
第三，设计安装容易，维护工作量少。第四，
适用于恶劣的工业环境，采用封装的方式，适
合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场
合。第五，与外部设备连接方便，采用统一接
线方式的可拆装的活动端子排，提供不同的端
子功能适合于多种电气规格。第六，功能完
善、通用性强、体积小、能耗低、性能价
格比高。
本系统中，为了实现能源的充分利用和生
产的需要，需要对电机进行转速调节，考虑到
电机的启动、运行、调速和制动的特性，采
用LG公司的IP5A变频器，系统中由LG
MASTER-K系列PLC完成数据的采集和对
变频器、电机等设备的控制任务。基于LG
MASTER-K PLC的编程软件，采用模块化
的程序设计方法，大量采用代码重用，减少软
件的开发和维护。系统利用对PLC软件的设
计，实现变频器的参数设置、故障诊断和电机
的启动和停止。
5程序结构
本程序分为三部分:主程序、各个子程
序、和中断程序。逻辑运算及报警处理等放
在主程序中。系统初始化的一些工作及液位
显示放在子程序中完成，用以节省时间。利
用定时中断功能实现
PID控制的定时采样及
输出控制。在本系统中，只用比例积分控制，
1本设计的控制要求
系统要求用户能够的直观了解现场设备
的工作状态及水位的变化;要求用户能够远程
控制变频器的启动和停止;用户可自行设置水
位的高低，以控制变频器的起停;变频器及其
他设备的故障信息能够及时反映在远程PLC
上;具有水位过高、过低报警和提示用户功能。
3.1 PLC及其扩展模块的选型
本系统有一台电机、一个液位传感器、
1个变频器、5个继电器，共有18个I/O点，
它们构成被控对象。综合分析各类PLC的特
点，最终选LG公司的K-120系列PLC。由
于K7M-DR40集成24输人/16输出共40个
数字量I/O1/0点，完全能满足控制要求。此
PLC可连接7个扩展模块，最大扩展至248路
数字量I/O点或35路模拟量I/O点。26K
字节程序和数据存储空间。6个独立的
30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉
冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/
编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议
和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易
地整体拆卸。用于较高要求的
控制系统，具
有更多的输人/输出点，更强的模块扩展能
力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特
殊功能。
3.2变频器模块的选型
目前，市场上存在各种各样的变频器，本
设计采用LG公司的IP5A变频器。IP5A系
列传动产品最大的优点就是在全功率范围内
统一使用了相同的控制技术，例如启动向导，
自定义编程，DTC控制，通用备件，通用的接
口技术，以及用于选型、调试和维护的通用软
件工具。内含启动引导程序，令您调试易如反
掌;自定义编程:内置可编程模块，犹如PLC
令您发挥自如;体积小巧:内置滤波器，斩波器
及电抗器、性能卓越。
2本设计控制结构
由于现场有一台电机作为被控对象，可以
使用单台PLC进行单个对象的控制，只要适当
4系统的控制流程
4 1程序设计前准备工作
了解系统概况，形成整体概念，熟悉被控
对象、编制出高质量的程序，充分利用手头的
硬件和软件工具。
