交流電機變頻調速控制培訓平臺開發與應用

聞娜 劉成偉 高勇 謝青海 方紅彬 王如松

摘 要：結合我國電機應用情況、國家節能需求以及電機的變頻調速技術應用現狀，介紹了交流電機變頻調速控制培訓平臺開發的背景和意義，闡述了培訓平臺的開發思路、開發過程和實施方法；介紹了培訓平臺的研發內容和培訓項目的選取情況；介紹了交流電機變頻調速控制培訓平臺的基本功能、基本組成和各模塊的基本情況；培訓平臺的應用和推廣促進了培訓人員的技術水平、創新能力和就業競爭力的提高，有效地推動了地區科技的進步和經濟的發展。

關鍵詞：變頻調速 節能 基礎平臺 技術培訓

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（a）-0040-02

變頻調速技術是近年來發展起來并逐漸廣泛應用的控制技術，具有較好的節能效果，在裝備制造、冶金、化工、電力等行業應用廣泛。電機系統節能是國家重點節能工程，是變頻調速技術在工業控制領域中的具體應用，它的發展和應用，對企業的產業結構、經濟管理方式將產生變革性的影響，它不僅可以改造傳統的產業，提高產品的附加值，而且對推動企業的發展、促進產業經濟信息化也將起到關鍵性的作用。變頻技術是國家發展規劃推廣的重要控制技術，是工業機械中廣泛應用的重要調速技術，應用于風機、泵類等通用機械系統可以達到顯著的節能效果，是有效減少工廠生產設備能量損耗和設備性能的最新技術，它可以大大提高企業自動化水平，減少勞動力和電能的投入，改善設備的性能，提高產品質量，節省產品成本。我國電動機總裝機容量約5億多千瓦，其中交流電動機占85%以上，目前風機和泵類等各類電機的運行效率均比發達國家低，電機驅動系統效率比國外低15%以上。電動機調速改造以及為改善工藝流程而進行調速改造的電動機可帶來的巨大的節電潛力，電機的節能是節能市場上最具潛力的領域。我國是能耗大國，只有不到總裝機容量容量10%的電動機采用變頻控制，中國的變頻器市場在過去10余年一直保持高速的增長，我國變頻器的市場潛力也極為巨大，變頻調速技術為越來越多的企業所了解和應用。

1 培訓平臺開發過程和方法

培訓平臺的開發是在對邢臺市裝備制造業深入調研的基礎上，開發具有行業特色，能夠更加真實地模擬生產現場的交流電機變頻調速系統設計、安裝、調試、維護與實踐平臺。開發交流電機變頻調速控制系統培訓平臺可以讓學習者迅速理解和掌握電機的調速技術，可以使企業技術人員更好的使用和維護生產設備，可以推動企業技術創新和產品質量的提高。

結合本地區的經濟現狀，深入以京津冀地區為主的多個的企業進行調研，通過對企業管理人員、技術員、操作員、業務員等調研對象的調查，了解企業所采用的調速技術、電機速度控制設備在各企業中的使用現狀、利用調速技術所要達到的效果、目前使用較多的變頻器、變頻器功能應用情況、哪些設備用到變頻調速技術、與哪些技術或設備配合使用，掌握操作工人和管理人員的技術水平，調查企業對交流電機變頻調速控制設備開發和使用的基本需求，明確培訓平臺開發任務的基本目標；在對調研結果分析后，進行設備設計與開發，借鑒制造行業先進的生產設備技術，融入相關企業生產和開發所需要的知識和技能要求，結合前沿科技，開發適用的電機速度控制基礎研究平臺；進行設備的安裝與調試，初步投入試運行，及時收反饋信息，對設備進行改進和完善，在開發與實踐過程，逐步完善交流電機變頻調速控制基礎開發平臺，提高設備開發的水平，積累開發的經驗。

2 培訓平臺開發的內容選取

項目的主要研發內容：典型交流電機變頻調速控制系統的選擇、設計與組建；系統主控制器的選型與功能模塊配置；變頻器、伺服控制器等設備選型、配置以及在系統中進行通信的實現；變頻調速技術在工業生產中的節能情況和設備性能改善情況研究；變頻調速技術在工業生產管理中的應用；交流電機變頻調速控制系統培訓平臺的設計與開發；基礎技術開發平臺與企業需求和企業技術創新結合方法的研究。

選擇對不同行業、企業相關技術人員可能涉及的工作，培訓內容的選擇應與實際工程應用相一致，要符合相關崗位的職業能力要求，在項目設計和培訓內容選取上，每個培訓項目都要針對相應職業能力，主要針對變頻器參數設置、安裝、故障排除、電機控制、運動控制、管道壓力控制、機床控制、程序控制等項目進行培養，最終選取變頻器的參數設置操作、變頻器操作面板控制電機、外部操作控制電機、送料車運動控制、供水管道壓力控制、典型機床加工過程控制、變頻空調控制、上料車加減速運行控制、變頻器的安裝與故障排除等多個典型項目進行實施。

3 交流電機變頻調速控制培訓平臺設計

交流電機變頻調速控制培訓平臺在設計上充分考慮了實用性、靈活性和耐用性，主體設計基于模塊化、功能化，主要由電源模塊、PLC控制模塊、上位機控制模塊、傳感器檢測模塊、變頻器模塊、低壓電器控制模塊、通信模塊等組成，每個模塊具有相對獨立的功能和作用。電源模塊可以提供設備所需的電源，有交流380 V、220 V、直流24 V、5 V等電源供使用者選擇；PLC控制模塊設置了一些常用的PLC，如西門子的S7-200系列PLC、S7-300系列PLC、S7-400系列PLC、三菱的FX2N系列PLC、施耐德PLC等型號，還設置了常用的模擬量輸入、輸出模塊、電源模塊、通信模塊等擴展模塊；上位機控制模塊設置了一臺主流配置的可用于工業控制的計算機，上面預裝了上述PLC的編程軟件和部分組態軟件供使用者進行程序設計和調試、軟件仿真、組態監控與開發；傳感器檢測模塊設置了工業控制中常用的溫度傳感器、壓力傳感器、位置傳感器、光電傳感器、速度傳感器等多種類型的傳感器、變送器，供使用者在進行系統設計時測量溫度、壓力、位置、速度等參數；變頻器模塊選用了工業控制中使用較多的變頻器型號，如三菱的FR-A700系列、A500系列、西門子的MM420、MM440等，使用者可以針對多種型號的變頻器進行有針對性的培訓，提高使用者的變頻器操作能力；低壓電器控制模塊設置了多種型號的接觸器、斷路器、繼電器、主令電器等常用低壓電器供使用者選擇，可以有針對性的培養接線能力、電路設計能力和排故能力；通信模塊配備了工業控制中常用的通信設備，如PLC的通信模塊、上位機的網卡、多種類型的通信電纜等，為系統中各模塊的信息交換提供支持。使用者既可以獨立使用某些模塊，訓練專項能力，也可以整體使用多個模塊設計整個系統，選取需要的PLC、電源、傳感器、變頻器等各種設備，訓練系統綜合設計應用能力，在培訓的過程中提高被培訓者的職業能力和職業素養，培養企業所需的高素質技能型人才。

4 結語

培訓平臺的應用提高了本地區技術人員的技術水平和創新能力，提高技術工人對生產設備的使用和維護能力，用于待崗人員培訓可以提高社會待崗人員的素質和就業競爭能力，同時對企事業單位人員的科研意識及學術水平具有很大的促進作用，能有效地促進地區科技的進步和經濟的發展。目前，設計的交流電機變頻調速控制培訓平臺已應用于邢臺的部分合作企業的職工技能培訓中，培訓效果良好，使參與培訓的相關企業技術人員理論與技術水平得到很大的提高，結合對周邊企業的技術改造和技術服務，使其社會創新能力會得到進一步提高。同時，利用設備完成對外技術培訓，還可用于本市技師、高級技師等項目的考核，設備用于職業技能鑒定還可以提高一線技術工人的技術水平。

參考文獻

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