關于PLC變頻器技術的特點及實現的分析研究

摘要：PLC變頻技術在電力電子技術以及自動化控制領域應用廣泛。通過對PLC系統控制要求的分析，分析了PLC變頻器技術的結構形式，為PLC變頻技術特點及其實現模式的分析和探討奠定了良好的基礎，對PLC變頻器的實際應用有著實際的作用和意義。

關鍵詞：PLC；變頻器；技術；特點；實現；分析

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 06-0011-01

當前隨著電力電子技術以及工業自動化控制技術的發展和帶動，交流變頻調速技術在電力電子技術領域到了廣泛的發展和應用，變頻器在電機技術領域中的作用越發擴大。通過對PLC變頻器技術的分析和探究，掌握了變頻器技術的特點。變頻器實現了更大范圍內的高效率的連續控制，建立了電動機速度的精確控制模式和體系。實現了完善的電動機技術的保護，變頻器具有較強的保護功能，從而在實際運行中實現各種設備故障的預測，同時顯示了系統的故障類別，實現了輸出電壓的封鎖，從而保護了變頻器的運行，同時也保護了電機系統。

一、PLC變頻器技術的控制原理

通過安裝在系統網絡上的壓力傳感器，把輸出的壓力信號變成4-20mA的標準信號送入PLC，經PLC運算與給定的壓力進行比較，得出一比較參數，送給變頻器，由變頻器控制電機的轉速，調節系統的運行頻率，使電力自動化系統上的壓力保持在恒定的運行狀況上，而當系統的負荷超過相應機械設備的供應時，通過PLC控制切換器進行運行設備之間的協調和切換。根據系統的運行需求通過PLC控制工作泵的數量增減及變頻器的調速控制，實現了系統的運行頻率和壓力保持在穩定的狀況下。當電動機頻率負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環控制系統。

二、PLC系統控制結構

PLC系統通過收集傳感器、電機以及變頻器等設備的信息，從而實現對相應設備的調節和控制。PLC系統中使用變頻器實現對電機變頻器頻率的調節和控制。根據PLC系統所輸出的模擬信號作為變頻器控制終端的信號輸入體系，最終實現了電機轉速的控制，同時向PLC系統反饋設備本身的工作狀態和信號，當設備產生故障后，也能向PLC系統產生報警的信號。變頻調速器通過改變電動機的定子供電頻率實現同步轉速的調整和改變。由此，在電機的頻率調整過程中，從高速到低速的變化過程都能保持一定限度的轉差功率。從而實現高效率和較廣范圍上的電機頻率的調節。

三、PLC變頻設備的選型

（一）PLC及其擴展模塊

當前市場上存在的PLC系統具有多種類型和體系，從而能滿足各種工業控制領域的裝置的需要。PLC系統可選擇電機、傳感器以及變頻器和繼電器作為控制的設備，通過對各種類型PLC系統分析，選擇使用西門子s7系列的PLC。以CPU226集成的24輸入/16輸出包括40個數字量的輸入/輸出點，能滿足PLC系統控制的需求。這個層面的PLC系統連接了7個可以擴展的模塊，最多可擴展到248路數字量的I/O點或者35路模擬量的I/O點。具有26K字節應用程序和數據的存儲空間。具有6/i獨立的30kHz的高速計數器。具有2路獨立的20kHz的高速脈沖輸出，實現了PID系統控制。同時具有兩個RS485通訊或者編程的系統，根據PPI通訊協議進行信息的傳遞和通訊。而系統的I/O端的子排能便利地整體拆卸，從而運行更為快速，功能更為強大。

（二）變頻器的選型

當前，變頻技術市場上存在各種不同類型的變頻器，通過采用ABB公司的ACS800變頻器，這種類型的變頻傳動產品能在全功率的范圍內部規范使用同樣的控制技術，包括向導的啟動、自定義的編程、DCT控制、通用的備件以及通用接口技術，從而能有效應用與變頻器的選型，同時也能實現變頻器的調試和通用軟件的維護，軟件內包括引導程序，能便于用戶對程序調試的需要。變頻器內部的編程模塊體積較小，內部含有濾波器、斬波器及電抗器，具有良好的系統性能。

四、PLC系統設計流程

（一）準備

在PLC系統程序設計前，應做好程序設計的準備，在了解了系統概況，形成了整體的PLC變頻系統的設計思路前提下，明確所要控制的對象，從而利用現有的工具編制出高質量的程序。

（二）設計程序框架圖

程序框架圖的設計是根據軟件設計的規格書的整體要求以及控制系統的具體要求，明確系統應用程序的基本結構，從而按照程序設計出符合標準的系統程序結構框架圖，而后根據系統設計的具體工藝，繪制出不同功能單元的詳細功能框架圖。

（三）程序的編寫

在程序設計框架圖完成后，應根據所設計出來的框架圖紙逐條編寫控制程序，是PLC變頻器程序設計工作的重心。

（四）測試和調試程序

PLC變頻系統程序測試和調試是兩種不同的概念，軟件的測試是盡可能發現軟件系統中的錯誤，而調試在于診斷系統中的錯誤并進行進一步的更正。

（五）說明書的編寫

程序的說明書是對所設計的PLC系統程序的綜合說明，同時也是整體程序設計工作的總結。

五、PLC編程軟件

在實際的PLC變頻技術的系統實現過程中，可通過采用STEP7-Micro/WIN軟件，能協助軟件開發用戶實現應用程序的開發，創建了程序的油管功能體系，同時也建立了程序的文檔管理等功能體系，同時還可直接根據軟件的設置方式，進行相應的系統運行。PLC系統軟件能實現聯機和離線兩種工作模式，聯機是指與PLC相連，建立二者之間的通信體系，而離線的工作模式則不直接與PLC系統聯系，所有系統程序和參數都首先存入磁盤，在聯機后再下載到PLC系統中。

參考文獻：

[1]祝常紅.PLC、變頻器與CC-Link網絡在電梯控制系統中的應用[J].電工技術，2008，06

[2]陳令平.基于CC-Link現場總線的PLC、變頻器及人機界面之間的通信[J].電工技術，2009，06

[3]方清城，華路光，羅中良.基于CC-Link網絡的PLC控制系統[J].現代電子技術，2009，03

[4]唐進.基于PLC變頻器在電梯控制系統中的應用[J].新技術新工藝，2009，04

[5]馬寧.基于PLC-變頻器的仿真電梯控制系統設計[J].機械工程與自動化，2008，02

[6]李杰.PLC技術在電梯控制系統中的應用[J].科技創新導報，2008，19