基于PLC與變頻器的交流電機

張文龍（曲阜師范大學　工學院,山東　日照　276826）

基于PLC與變頻器的交流電機

張文龍
（曲阜師范大學工學院,山東日照276826）

摘要：PLC技術近來來的飛速發展使其在電器操作系統中得以廣泛運用，這里就以PLC技術與變頻器的交流電機之間的關系和實際生活等方面入手進行討論。

關鍵詞：PLC技術；交流電機；變頻器

隨著社會的發展和進步，各學科之間的交流和互動越來越多，同時學科的多交流也促進了學科之間的互補，各項技術不再是“單打獨斗”得到了全方面的技術支持，從而得以飛速發展，以PLC技術為例，在電子技術方面得以完善的發展后，在電氣設備等方面進行了廣泛運用，從而使機電設備的操作更為簡單，效率更高。

1　PLC與變頻器的交流電機

生產技術的不斷突破和創新，運行過程中的速度可調配技術已成為一種基本要求。隨著交流電機的可調速的發展日趨完善，傳統的自流電機已有被可調速轉動的交流電機取代的趨勢。上個世紀中期以前，串級調節是主要的交流電機的調速方式，但是操作流程復雜，且不容易進行控制。在此之后，晶閘管技術的開發成功，是變頻器在交流電機中運用廣泛，此時可以通過改變電源的頻率從而調節電動機的頻率。這類方法可以再很大范圍內進行調速，可操作性強，同時器械本身也能承受，但是性價比低，操作系統的設計繁瑣。此外的可控硅的移動調節也是一種方法，其運作原理是F*V=U*I，能量守恒訂立的運用，F值（外部阻力）減小時，可改變U值（電壓），此時的V值也會受到影響從而改變，因此在控制硅角時電壓的改變就能間接的控制速度的大小，但此方法要求電路的發生相位能夠進行變換，且相應的脈沖具有一定的可調節幅度。因此就需要PLC技術作用在變頻器的交流電機的操作應用。

2　變頻器調速的自動化

（1）PLC與變頻器。PLC作為一類數字化，電子化的設備，通過將算法，程序，計數等手段進行儲存后，加以運用的手段，運用在工業生產中的機械設備中，其價值得以最大幅度的展現，其設計理念就是為了達到原先技術所不能完成任務，對性能進行括展。

（2）PLC的內部設計。PLC技術也可以說是運用于工業設備的特殊計算機，其內部結構依然由和計算機相似的電源，CPU，接口線路，輸入和輸出電路，儲存器五個部分組成。中央處理器在整個系統中主要是負責數學和邏輯運算，并且在系統中是中央控制的重要部分。處理器則負責儲存各類數據和程序。接口線路是PLC與外部設備連接的借口，與外部設備相連接的主要途徑。其中輸入輸出電路的作用分別是，輸入電路主要負責對輸入系統中的信號進行轉換與隔離，在被轉換和隔離的電信號進行輸入后輸出電路對其電平信號進行無限放大，以此讓設備運行。電源，是設備動行的重要組成部分。

（3）運作流程。PLC程序運作分為3個過程，首先是數據指令的輸入，程序對命令的運行，指令的執行和輸出，上述的是三個過程稱為PLC的一個運算周期，處理器在內部就是循環執行這三個步驟。

3　PLC對變頻器的控制方法

（1）變頻器端子控制。變頻器受PLC開關量信號的控制，而輸出信號作用于變頻器，對變頻器進行，啟動，停止和復位的操控。組合變頻器中的高中低三個端子都受PLC終端控制，此方法稱為端子控制法，以此實現多段調速的操作運行。此方法對變頻器的控制極為頻繁，PLC的數據輸入和輸出點數變高，并且是由開關量來進行調速控制，無法實現平穩變速，變量精確度不達標，使用不廣泛，多用于精確度低，變頻數低的系統中。

（2）模擬量與通信控制。變頻器在這里收PLC設備中的DA模擬量進行控制，一般情況下，DA模塊在一個通道下僅能控制一臺變頻器，此過程稱為模擬量控制，其運作過程為：PLC的數字量在通過DA模擬量的轉化后變成4-20m A的電流信號，或是10V以下的低壓電壓信號對變頻器進行控制，從而PLC的數字量產生了變化，與此同時模擬量的變化則實現了對電機的速度調配。這種控制法的優點是程序設計簡單，速度的變化過程平穩，設備運作時穩定性強，但用電壓信號來輸出模擬量的過程中，如果電纜線的控制時間長，則會在控制線路中產生低電壓，對整個系統的設備的正常運行會帶來危險。

4　PLC與變頻器的廣泛應用

在經濟化的建設過程中，電力是不可或缺的重要因素，輕工業和重工業都需要電力的支持，才能進行生產作業，所以在日常生活中，隨手關燈，充電設備充滿電就拔下等好習慣都能節約能源，把能源“用在刀刃上”，發揮其在生產生活中的最大價值。因此需要大力發展水力發電，風力發電和太陽能發電等技術含量高，對環境污染小的發電技術。穩定和環保的能源供應是一個國家國富民強一方面的象征。如果注意電力能源的轉化過程，高耗能和高污染的產業不進行整治，不僅是對自然環境的極度破壞，同時嚴重污染了人民的生存環境。隨著我國逐漸走入了大國和強國的行列，對對世界的自然環境的保護也承擔著巨大的責任，所以開發環保型能源，也是我國今后持續發展的必經之路。

PLC與變頻器的節能控制系統對降低風機控制系統的能源消耗問題上扮演著很重要的角色。此過程中PLC與變頻器可以根據風機系統的實際運行狀況進行調速處理，可以根據實際的運行情況進行編程，在收到不同的信號時做出不同的調節反應，直接作用于風機的電機上根據風量復核的大小進行轉速的變頻調速，節約電力能源，達到高性價比的運行。

在PLC與變頻器進行數字化的控制后，大型空調的風機控制系統技術得到了提升，降低了風機電動機的實際負載功率，在運行過程中達到了設備的節能降耗的目的。用一臺容量為200KW的大型空調設備進行舉例，采用PLC與變頻器的自動調速裝置后，降低了設備運行耗能，也降低了排放。空調設備在進行了節能改造后，設備本身更加節能，同時也降低了設備損耗，也降低故障率，減少維護費用，不但不會提高成本，反而經濟效益更大，可以說是商家和消費者雙贏的局面，不僅性價比高，同時又節能，而且還減少了環境污染。

5　結語

當代社會下，PLC與變頻機的對交流電機的調速問題是電器產業的大問題和大方向，電機調速控制系統的完善離不開PLC技術，所以對PLC控制系統的日益完善也是發展變頻機的交流電機的控制技術的基礎，兩方面的有機結合對提高機電產業的生產水品和產品效率有著重要關系。

參考文獻：

[1]顧曉輝.運用PLC和變頻器實現電機多段調速[J].田機床電器，2011(03):231-232.

[2]張燕賓.變頻調速應用實踐[M].機械工業出版社,2012(03):141-142.