基于PLC的三相電機變頻調速控制系統的特點及優勢

朱海忱+侯爽

摘要：社會的發展和科學的進步，讓電力系統不斷完善，變頻調速實驗系統得以廣泛應用，并且取得了良好的效果。PLC控制技術以操作簡單、可靠性高的特點保證了變頻調速實驗系統的穩定運行。本文主要分析了PLC的工作原理，PLC控制器變頻調速的應用優勢，PLC組成部分及功能的實現，以期為之后的PLC控制變頻系統在電力系統的廣泛應用打下基礎。

關鍵詞：PLC 控制技術 廣泛應用

中圖分類號：TM306文獻標識碼：A文章編號：1009-5349（2016）23-0249-01

目前，隨著社會經濟的快速發展，各行各業對電力需求的增加，為了電力的穩定運行，采用變頻技術對電力系統進行控制和調節非常重要。PLC控制電機變頻調速系統在提高科研人員的水平和電力系統輸電質量兩方面具有重要作用，可以說是一種集合精度、性能和效率的裝置，在各行業中得以廣泛運用。

一、 PLC的相關介紹

（一）工作原理

PLC與一般的計算機系統類似，都是由存儲器、CPU、編程器、輸入輸出元件及外設等部分組成的，區別就在于它是一種專門針對工業控制的微型計算機系統。在進行PLC運行時，主要由CPU控制各個階段的運行周期，三個運行階段分別為輸入采樣階段、用戶程序執行階段和輸出刷新階段。首先，輸入采樣階段，PLC會進行數據的一次掃描讀取，并將其存入I/O映象區中；接著是用戶程序執行階段，PLC通過讀取和運算存儲數據，來刷新I/O映象區外的數據；最后，輸出刷新階段，結合I/O映象區內部所對應的所有數據，刷新輸出鎖存電路，然后驅動外設輸出結果。

（二） 系統軟件設計

1.變頻器參數設置

變頻器運轉控制是通過對轉矩自動補償方式的外給定方式，速度傳感器矢量控制是電機的控制模式，編程時，變頻器的上限頻率是50HZ，下限頻率是0.2HZ，除了給定值10HZ外，其余按比例計算。

2.觸摸屏監控系統設計

PLC是采用的MT6100iv3型號的觸摸屏，不但操作簡單、性能優越，還有美觀的畫面和較長的使用壽命。

3.PLC控制軟件設計

主要包括主程序，中斷子程序和故障處理子程序兩個子模塊，具有控制提升機啟動、加速、等速、減速、停車等，和進行信號采集、邏輯處理的作用。

二、PLC控制器變頻調速的應用優勢

（一）保證電機運行的穩定性

首先，PLC控制變頻調節可以通過將電流電壓附加到電動機上，實現直流制動系統的特性。其次，PLC控制器電機變頻調速試驗系統運行時，要明確調速是從頻率低的部分開始，工作人員可以根據實際需求進行加、減速設置。另外，PLC控制器可以通過調節、控制電機的正反轉，減少電機燒毀問題。最后，PLC控制器在進行回路制動時，供電系統和制動電阻會受到機械負載消耗的回饋，但是這一過程會增加成本。

（二） 提升電機的效率

PLC控制器可以通過控制起重、機床等設備來提高設備的使用效率，增加使用壽命。因此，在機械設備行業得到廣泛的推廣。PLC控制器可以提升電機的使用效率，主要方式是通過對電機正反轉的快速切換，來控制電機的啟停，減少電流對電機設備的沖擊。

（三）節能效果

PLC控制器在進行設備的管理和調節過程中，能夠達到良好的節能效果。相較于傳統的控制技術，PLC控制器由于占據電機的總容量不大，所以，只有小部分的能源消耗。PLC控制器通過減少一半左右的能耗來節省成本，達到節能減排的目的。

三、PLC組成部分及功能的實現

（一）存儲器

系統存儲器和用戶存儲器一般是PLC所采用的控制器，系統存儲器主要是用于存儲一些系統性的程序，而用戶存儲器則是關于用戶所編制的控制代碼的存儲。作為隨機處理器的CMOSRAM具有價格合理、高密度、低功耗的特點，可以使用5-8年，壽命比較長。

（二） 微處理器

CPU作為電腦的中央處理器，是計算機系統和PLC控制電機變頻系統的核心部件，CPU就相當于人類的神經中樞，指揮和調節PLC的整個運轉，所以說，CPU是PLC的重要組成部分，對PLC的正常運行起著重要的作用。

（三） 編程器

編程器是PLC的重要外圍設備，一般分為簡易編程器和圖形編程器兩種，編程器的主要作用就是通過用戶程序的寫入，對所寫程序進行檢查和調試。簡易編程器一般功能較少，只能適用于小型的PLC。

（四）I/O擴展單元

I/O擴展單元主要的功能就是用于擴展輸入或輸出的點數，在進行I/O擴展單元的擴展時，需要用戶所輸入或輸出的點數多于PLC所規定的輸入或輸出點數，達到輸入或輸出的點數在PLC規定范圍內的效果。

四、結語

PLC控制器作為一種高效率、高精度、高性能的裝置，能夠實現與計算機的無縫銜接，因此，得以在各行業中廣泛應用。PLC變頻調控系統是結合了電機、傳感器、PLC控制器等設備，通過對設備的調節和控制來保障電機運行的穩定性，它不僅可以對電機故障進行檢測和修復，還可以給工作人員反饋故障的位置和原因，具有自我保護功能，對PLC變頻調控系統的研究，可以為之后的廣泛應用打下基礎。

參考文獻：

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[2]耿雯，李娟玲.PLC在小型輸送機變頻調速系統中的應用[J].江蘇農業科學，2013，41（1）：370-371.

責任編輯：楊國棟