電機節能保護系統設計中PLC的應用探討

劉婧瑤

【摘 要】近些年來，隨著時代經濟的飛速發展以及科學技術的日新月異，我國工業生產蓬勃發展的同時同樣也面臨著越來越大的生產控制操作難度，電機運行過程中能量的消耗較大的，如今，對于如何做好電機節能保護系統設計始終是當前工業領域研究的熱點之一。而PLC技術作為現代化科學信息技術，其較高的可靠性和較強的擴展性為工業低耗能的發展帶來了極其有利的影響作用。本文在對電機節能保護系統設計中PLC的應用進行研究分析時，首先分析了PLC技術的一些概念和特點，最后探討總結了PLC技術在電機節能保護系統設計中的具體應用。

【關鍵詞】PLC技術；電機節能保護；系統設計；應用

【Abstract】In recent years，with the rapid development of economy and the rapid development of science and technology，Chinese industrial production is flourishing and it is facing more and more difficulties in production control.The energy consumption in the process of motor operation is Large.And now，how to do a good job of energy-saving motor protection system design has always been one of the hot spots of industrial research.The PLC technology as a modern scientific information technology，its high reliability and strong scalability for the development of industrial low energy consumption has a very favorable impact.In this paper，the application of PLC in the design of energy-saving motor protection system is studied and analyzed，some concepts and characteristics of PLC technology are analyzed.At last，the application of PLC technology in energy-saving protection system design is summarized.

【Key words】PLC technology；Motor energy conservation；System design；Application

21世紀的今天，隨著我國對能源有著越來越大的需求，進而對電能的現代化生產提出了更高的要求。經濟多元化飛速發展的今天，我國電能在實際的使用過程中有著較低的合理利用率，相對落后的電極驅動控制進而造成了我國電機運行過程中往往有著相對較高的能耗，對于我國資源節約利用產生了極其不利的影響。因此本文對電機節能保護系統中PLC技術的應用進行探討研究有一定的經濟價值和現實意義。

1 PLC技術的相關概述

1.1 PLC的基本概念

PLC主要是可編程控制器的一種簡稱，主要用于工業環境設計的一種數字運算操作的基本控制裝置。同時PLC的核心則是微處理器，通過對通信技術、計算機技術以及自動控制技術等加以采用，進而實現對工業生產的優化控制。

1.2 PLC的基本組成

一般而言，PLC主要是有存儲器、微處理器、輸入部件、輸出部件、電源部件以及編程器等組成的，分為整體式（如圖1所示）和組合式（如圖2所示）。存儲器主要有系統存儲器和用戶存儲器，其系統存儲器中存儲的內容一旦斷電其內容不會改變。微處理器主要是對設備狀態信號加以接收，并將狀態信號存入數據區，對PLC內部電路工作的狀態加以檢測，實現數據的運算功能、通信功能和存儲功能。編程器主要是將用戶程序寫入，并對PLC工作的狀態進行監測，進而實現多種編程語言。

1.3 PLC技術的特點

PLC技術在工業自動化領域的發展中，有著相對較廣的適應性，就其實質性而言，PLC技術往往有著一定的優點，不僅僅有著簡單的編程和較強的抗干擾能力，同時在實際的使用過程中也有著一定的遍歷性，并對工業生產中的安裝、設計和維護等工作的進行帶來了極大的技術優勢。PLC在較為惡劣的環境中也能投入使用，并為企業的工業生產節約成本，PLC系統運行的過程中有著較高的可靠性，保證了工業生產制造中對新生產工藝的要求，并有著相對較好的適應性和便捷性。

2 PLC技術在電機節能保護系統設計中的應用

2.1 電機節能控制系統中主電路和控制電路的設計

基于PLC技術的電機節能保護系統設計，其主電路和控制電路在實際的設計過程中，更要借助于PLC技術的優點，進而實現主電路和控制電路的優化設計，如圖3所示。

圖3 基于PLC技術的電機節能保護系統設計

首先就主電路的設計而言，其電機中的主電路主要有直流發電機回路和雙饋電動機控制回路共同構成，雙饋電動機的負載由直流發電機設置，雙饋電動機的定制繞組將其在50Hz的工頻電網中接上，并將轉子繞組借助于變頻器實現其供電，通過對其頻率、幅值以及相位進行控制，進而對雙饋電機的轉速和定子側的一些功率因素進行控制。

最后就控制電路的優化設計而言，其雙饋電動機節能控制系統的相關控制電路主要借助于PLC，并將其作為控制器，主要是對檢測電路的檢測信號進行接受，通過對電機的實時參數進行分析，進而對接觸器線圈和變頻器的輸出進行控制，進而對雙饋電動機的運行狀態進行合理的控制。

2.2 電機節能控制系統中瞬態參數檢測電路設計

電機節能控制系統中瞬態參數檢測電路設計的過程中，其電極轉速檢測電路不僅僅由旋轉編碼器組成，同時也由脈沖隔離放大電路構成，轉速借助于旋轉編碼器對其進行采集，并將其向脈沖信號轉換，進而實現脈沖隔離放大電路的處理，最終實現PLC對脈沖信號的識別處理，實現電機的轉速。

2.3 電機的起步控制電路設計

電機的起步控制電路設計的過程中，其雙饋電機由于定制在對工頻電網連接的過程中，通過將轉子和變頻器加以連接，一旦電機啟動的時候，電機定制繞組和轉子繞組不存在相對運動，其電路處于短路狀態，當瞬間起動過程有著較大的電流時，不可以對直接起動方式加以采用，盡可能的對間接起動方式加以采用，借助于PLC技術，通過對轉子繞組運行參數進行實時檢測，并對轉子勵磁電源的瞬態輸出參數和電機轉子繞組過程中的運行參數進行控制，并將其在電機轉子繞組中接入，進而實現了雙饋電機的起動節能控制。

起動控制電路設計的過程中，要想保證變頻器在合適的電流下有著相對穩定的饋電，其控制系統就要對電機異步模式下轉子側電流的相位進行檢測。相位饋入點控制電路工作過程中，首先引出雙饋電機轉子側接線，并對其進行電路切換，進而由PLC控制，同時在異步模式下，對必行的正向過零點進行檢測，并將其脈沖逐漸的送到PLC系統，一旦PLC對觸發信號檢測出時，其內部程序將會對計算機變頻器和轉子側相位同步過程中其延時時間加以計算，當借助于PLC對變頻器啟動過程中，變頻器就會將三項電壓輸出。PLC對電路切換過程中，避免了變頻器輸出的高電壓對檢測電路的破壞，通過將變頻器和電機轉子連接，從根本上保證了電機的順利穩定的饋電，其工作也逐漸的處于雙饋模式。

2.4 電機變頻器容量釋放電路設計

電機變頻器容量釋放電路設計的過程中，首先就通用變頻器存在的問題進行分析，當前變頻器在實際的工作過程中，常常伴有變頻器容量的浪費，并將電機節能的目的加以削弱，進而難以從根本上實現電機的節能保護。而PLC技術在電機變頻器容量釋放電路設計中的應用，首先就要借助于現有的通用變頻器的條件，并將輸出的電流逐漸提升，在對變頻器容量進行釋放的過程中對降壓的方式加以采用，進而實現電機的節能保護。一般而言，理想中的變壓器的原邊和副邊的一些電壓比和電流的反比相同，同時也和相應的線圈匝數比相同，通過對降壓變壓器的特性加以掌握，進而實現對變頻器容量的釋放的一種電路。將變頻器在變壓器的原邊連接，保證電機的轉子和電壓器的副邊連接，一旦電機工作在重載的條件下，比如說2.5kW的電機在1350rmp重載的條件下工作，其電機的功率因素=1，變壓器副邊的電壓=13V，電流=9A，變頻器也就將39V的電壓和3A的電流輸出，通過將變頻器的電壓和電流進行3倍的提高，可將變頻器的容量釋放3倍，進而實現電機的節能保護。

3 結語

隨著時代經濟的飛速發展，現代化電機節能保護系統設計過程中，通過借助于PLC技術的應用，不僅僅保證了電機運行過程中有著一定的安全性和可靠性，同時也實現了電機的節能和保護作用，進而推動了我國工業建設的節能性發展。

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[責任編輯：田吉捷]