大多數(shù)情況下,，采用PLC和變頻器相配合組成變頻調(diào)速控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中,，PLC除了接收來自變頻器的輸出轉(zhuǎn)速、輸出功率等信息,，發(fā)送頻率設(shè)定信號和外部設(shè)定的開關(guān)量信號,，實(shí)現(xiàn)外部PID控制器等功能外，還可以用通信方式發(fā)送和接收指令,，實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制,。

(1) PLC控制網(wǎng)絡(luò)

PLC控制網(wǎng)絡(luò)指用于過程控制的模擬量輸入輸出、開關(guān)量輸入輸出組成的網(wǎng)絡(luò),。它不采用通信總線傳輸信息,。

①開關(guān)量輸入輸出。PLC的開關(guān)量輸出作為變頻器的開關(guān)量輸入,，用于作為變頻器的外部開關(guān)信號的設(shè)定,。例如，PLC輸出的開關(guān)量信號作為變頻器選擇外部設(shè)定EXT1或EXT2的信號,；作為外部設(shè)定的啟動(dòng),、停止和轉(zhuǎn)向信號；用開關(guān)量信號的組合作為選擇恒速的信號等,。

變頻器的開關(guān)量輸出作為PLC的開關(guān)量輸入,，用于變頻器有關(guān)信息的顯示等。例如,，變頻器運(yùn)行狀態(tài)信息,、故障狀態(tài)信息等。

②模擬量輸入輸出,。PLC的模擬量輸出作為變頻器的模擬量輸入,，用于作為變頻器的外部模擬信號的設(shè)定。例如,，用PLC的模擬量輸出信號作為變頻器內(nèi)置PID控制器的外部設(shè)定信號,；用PLC的模擬量輸出信號組合作為變頻器內(nèi)置PID控制器的外部設(shè)定信號，實(shí)現(xiàn)前饋一反饋控制等,。

變頻器的模擬量輸出作為PLC的模擬量輸入,，用于變頻器有關(guān)信息的顯示,。例如，變頻器額定電流或輸出頻率,、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信息的顯示,。

③PLC控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)如下。

a．不采用通信總線傳輸信息,。通過模擬量信號線,、開關(guān)量信號線傳輸信息。

b．信息之間的相互干擾小,。

c．除了采用傳輸模擬信號和開關(guān)信號的HART通信協(xié)議信號線外,，一般信號線傳輸?shù)男盘柺菃我坏摹?/p>

d．每組信號線是一一對應(yīng)的。因此,，電纜量大,，安裝施工工作量大。

(2) PLC通信網(wǎng)絡(luò)

PLC通信網(wǎng)絡(luò)指PLC與變頻器,、上位機(jī)之間以通信網(wǎng)絡(luò)形式組成的網(wǎng)絡(luò),。采用通信電纜傳輸信息。

①工業(yè)通信,。工業(yè)通信包括數(shù)據(jù)監(jiān)視和處理、診斷和監(jiān)測及可視化,，此外,，還包括在組網(wǎng)電流和共模噪聲條件下維護(hù)數(shù)據(jù)完整性等內(nèi)容。

a．工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的層次,。工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)可分為下列層次,。

i．企業(yè)級。用于企業(yè)內(nèi)部信息的交換,。通常使用工業(yè)以太網(wǎng),、服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。它根據(jù)全自動(dòng)化集成系統(tǒng)的要求,，將自動(dòng)化系統(tǒng)信息化和扁平化,。具有下列特點(diǎn)。

·實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)層面的互操作：使用對各種集散控制系統(tǒng),、可編程控制器系統(tǒng)和其他職能裝置的專用接口和相應(yīng)的軟件,，實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)互聯(lián)。

·實(shí)現(xiàn)與各業(yè)務(wù)經(jīng)營管理軟件的全開放：支持開放系統(tǒng)的各種標(biāo)準(zhǔn),，例如,，OPC、ISA SP95等,，并能支持供應(yīng)商提供的標(biāo)準(zhǔn),，組成該管理級的連接庫,。

·支持資產(chǎn)績效管理：對全廠資產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)度，對原材料到產(chǎn)品的信息鏈行優(yōu)化和調(diào)度,，實(shí)現(xiàn)績效管理,，從生產(chǎn)過程閉環(huán)控制上升到經(jīng)營業(yè)務(wù)的閉環(huán)控制。

·提供統(tǒng)一的涵蓋全廠各控制專業(yè)的工程環(huán)境：使集散控制系統(tǒng),、儀表安全系統(tǒng),、可編程控制器系統(tǒng)、人機(jī)界面,、制造執(zhí)行系統(tǒng)等的工程設(shè)計(jì),、組態(tài)都能夠在統(tǒng)一的操作環(huán)境下進(jìn)行，提高效益,，降低成本,。

ii．控制級。用于工業(yè)生產(chǎn)過程的控制,。通常使用高性能以太網(wǎng),，例如，F(xiàn)F HSE,，ProfiNet等實(shí)現(xiàn),。它的實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)過程的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等密切相關(guān)。具有下列特點(diǎn),。

·采用屏幕顯示過程流程和過程數(shù)據(jù),，及有關(guān)的操作按鍵。

·操作方便,，簡捷,；存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大，顯示信息量大,。

·提供報(bào)警和故障診斷處理功能,。

·實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)及與設(shè)備級的數(shù)據(jù)通信。

iii．設(shè)備級,。用于過程中設(shè)備之間的信息交換,。例如，F(xiàn)F H1,，Profibus DP,，Devi-ceNet等實(shí)現(xiàn)。在該級直接與現(xiàn)場過程儀表連接,，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)上傳到控制級,，及控制級指令下載到現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)。具有下列特點(diǎn),。

·高可靠性,，強(qiáng)實(shí)時(shí)性,。

·控制功能強(qiáng)，通信速度高,，信息量大,。

iv．傳感器執(zhí)行器級。用于現(xiàn)場傳感器執(zhí)行器之間的信息交換,。例如,，使用AS-I、RS-485等實(shí)現(xiàn),。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,，智能技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器，形成了傳感器執(zhí)行器組成的現(xiàn)場總線的通信網(wǎng)絡(luò),。具有下列特點(diǎn),。

·多信息系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)雙向的多變量通信,、多端存取和互操作性,。

·高可靠性、高精度和強(qiáng)系統(tǒng)自診斷,、自校正功能,。

·成本和安裝費(fèi)用低、維護(hù)和校驗(yàn)方便,。

20世紀(jì)90年代現(xiàn)場總線技術(shù)逐漸在工業(yè)界得到應(yīng)用,，形成多標(biāo)準(zhǔn)并存局面。現(xiàn)場總線分為下列三類,。

V．執(zhí)行器傳感器現(xiàn)場總線。是用于現(xiàn)場設(shè)備的底層現(xiàn)場總線,。它適用于簡單的開關(guān)裝置和輸入輸出位的這類通信,，數(shù)據(jù)寬度僅限于“位”。其結(jié)構(gòu)簡單,，成本低,，數(shù)據(jù)信息短，需快速和有預(yù)知的響應(yīng)時(shí)間,。它具有簡化現(xiàn)場接線，不支持本安回路,，不支持總線供電,，傳輸距離在500m以下等特點(diǎn)。典型的執(zhí)行器傳感器現(xiàn)場總線有Seriplex總線,、AS-i總線,。連接到執(zhí)行器傳感器現(xiàn)場總線的設(shè)備主要是接近開關(guān),、液位開關(guān)、開關(guān)式控制閥,、電磁閥,、電動(dòng)機(jī)和其他兩位式操作的設(shè)備。

vi．設(shè)備現(xiàn)場總線,。是中間層的現(xiàn)場總線,。它適用于以字節(jié)為單位的設(shè)備和裝置的通信，例如,，用于分析器,、編碼器、流程參數(shù)傳感器,、電機(jī)啟動(dòng)器,、接觸器、電磁閥等的信息傳輸,。其特點(diǎn)是成本適中,，數(shù)據(jù)信息包括離散量和模擬量，要求有快速通信和預(yù)知的響應(yīng)時(shí)間,，它支持總線供電,，不支持本安回路，可采用雙絞線作為通信媒體,。典型的設(shè)備現(xiàn)場總線有Interbus-S總線,、DeviceNet總線、Profibus DP總線,、ControlNet總線,、SDS總線和CAN總線等。

vii．全服務(wù)現(xiàn)場總線,。它是最高層的現(xiàn)場總線,，該總線以報(bào)文通信為主，包括一些復(fù)雜的對過程控制裝置的操作和控制等功能,。其特點(diǎn)是開放性,、互操作性及分散控制等。它的通信數(shù)據(jù)信息長,，最大傳輸距離根據(jù)采用通信媒體的不同而變化,。傳輸時(shí)間較長，傳輸數(shù)據(jù)類型較多,。這類總線有基金會(huì)現(xiàn)場總線( FF),、Profibus-PA總線、WorldFIP現(xiàn)場總線、HART總線和LON總線等,。

b．?dāng)?shù)據(jù)通信傳輸媒體,。分為有線和無線兩大類?？刹捎秒娦盘杺鬏?，也可采用非電信號傳輸。有線傳輸媒體使用物理導(dǎo)體提供從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備的通信管道,。無線傳輸媒體使用空氣（或水）廣播傳輸信息,。

i．雙絞線。雙絞線指扭在一起的一對或兩對絕緣銅導(dǎo)線,。雙絞線分屏蔽雙絞線( STP)和非屏蔽雙絞線(UTP),。單位長度的螺旋數(shù)是雙絞線螺旋狀結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，螺旋數(shù)越多,，越有利于降低電容和減少相鄰導(dǎo)線間的串?dāng)_,。雙絞線可用于傳輸標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，例如,，4～20mA直流電流信號,。雙絞線也可用于傳輸數(shù)字信號。在混合傳輸系統(tǒng)中,，雙絞線既用于傳輸模擬電流信號,，也用于傳輸HART協(xié)議的數(shù)字信號。

雙絞線具有價(jià)格低廉,、數(shù)據(jù)傳輸率低,、可連接設(shè)備較少等特點(diǎn)，因此,，適合在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)中采用,。

ii．同軸電纜。同軸電纜是由一個(gè)中心的固態(tài)導(dǎo)體或膠合線,，外部包覆一層絕緣層,，再包覆一層金屬箔或金屬網(wǎng)格，最后包裹一層絕緣層和塑料外皮組成,。同軸電纜分為基帶傳輸和寬帶傳輸兩種電纜。它具有較高的傳輸帶寬和較高的傳輸速率,，具有強(qiáng)抗干擾能力,，多站適用性好等特點(diǎn)?？勺鳛榛鶐ЬW(wǎng),、寬帶網(wǎng)及高速單信道寬帶通信媒體。

iii．光導(dǎo)纖維。它是采用光波信號傳輸模擬信號的管線,。光纜的中心是玻璃或塑料芯材組成的光導(dǎo)纖維,，外部是低密度的填充材料，使光線在芯材中只能反射,。光纜分單模和多模,。光線在光纖中以單一的路徑（軸心）傳播的光纜稱為單模光纜，以多條路徑進(jìn)行傳播的光纜稱為多模光纜,。

由于光纜傳播的信號是光線,，光纜外套也對外部光線干擾屏蔽，因此,，光纜傳播方式具有強(qiáng)抗電磁干擾能力,。光纜傳輸具有傳播距離遠(yuǎn)，信號衰減小,、帶寬高,，傳輸速率高、本身費(fèi)用昂貴,、安裝和維護(hù)費(fèi)用高等特點(diǎn),。適合作為企業(yè)級通信網(wǎng)絡(luò)的通信媒體。

iv．無線電波,。無線電波適用于全球,，在工業(yè)過程控制領(lǐng)域的數(shù)據(jù)通信。目前已經(jīng)在一些工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)檢測等方面有一定應(yīng)用,。

②數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)組件,。通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組件主要有中繼器、集線器,、交換式集線器,、網(wǎng)橋、路由器,、網(wǎng)關(guān)等,。此外有連接器、耦合器等,。

a．中繼器,。它是物理層設(shè)備，將兩個(gè)通信網(wǎng)段的線纜連接在一起,。它可連接不同的通信介質(zhì)類型,，信號在中繼器中得到再生和放大，中繼器能夠精確地按位復(fù)制所接收到的數(shù)據(jù),。

b．集線器,。也稱為配線集中器,。集線器工作在物理層，它逐位復(fù)制經(jīng)由物理通信介質(zhì)傳輸?shù)男盘?，使信號得到加?qiáng),，集線器可在一組節(jié)點(diǎn)中共享信號，因此,，集線器常用于管理許多網(wǎng)絡(luò)中都存在的復(fù)雜電纜和眾多電纜類型,。集線器除了具有與中繼器相同的對信號復(fù)制功能外，還具有對信號的共享功能,。

中繼器和集線器對發(fā)送和接收端設(shè)備是透明的,，技術(shù)上講，它們不是物理互聯(lián)設(shè)備,，但因擴(kuò)展通信線路的作用距離,，或?qū)⑼瑯有盘杺魉徒o多個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此將它們作為物理互聯(lián)設(shè)備,。

c,，網(wǎng)橋。它是在OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層操作的一種設(shè)備,。它可將數(shù)個(gè)局域網(wǎng)或局域網(wǎng)網(wǎng)段連接在一起,。網(wǎng)橋可將具有相同介質(zhì)訪問類型的局域網(wǎng)連接在一起，也可將具有不同介質(zhì)訪問類型的局域網(wǎng)連接在一起,。

d．路由器,。它是網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備。它有多個(gè)可連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或另一個(gè)路由器的端口,。路由器查看每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)上邏輯網(wǎng)絡(luò)地址,，使用自身內(nèi)部的路由表決定數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)目的地的最佳路徑，并將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送相應(yīng)路由端口,。如果數(shù)據(jù)報(bào)送達(dá)的網(wǎng)段沒有與該路由器相連,，路由器會(huì)將該數(shù)據(jù)報(bào)送達(dá)和最終目的節(jié)點(diǎn)較近的其他路由器。

e．網(wǎng)關(guān),。網(wǎng)關(guān)是協(xié)議轉(zhuǎn)換器,。它在兩種不同類型的通信協(xié)議體系之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，用于鏈接專用網(wǎng)絡(luò)和公用網(wǎng),。