PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用研究

趙桐

【摘 要】由于受到電氣自動化設(shè)備自身條件的限制，傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)常無法實現(xiàn)節(jié)能控制。如：無法將水壓系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的運行效率控制到最佳狀態(tài)，無法將照明系統(tǒng)的照明量按需求提供給需求方等。PLC變頻節(jié)能技術(shù)能夠?qū)鞲衅骷夹g(shù)、實時控制技術(shù)以及計算機通信技術(shù)有效融合在一起，保證電氣自動化設(shè)備的節(jié)能效果達到最理想的狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】PLC變頻節(jié)能技術(shù)；電氣設(shè)備；自動化設(shè)備；

近幾年來，相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)者開始對電氣自動化設(shè)備中的節(jié)能率管理加以重視，電氣自動化的節(jié)能處理是基于電氣辦公設(shè)備方面的節(jié)能控制管理，以及電氣通信設(shè)備的控制管理。在保證電氣自動化設(shè)備正常運行的前提下，如何最大程度減少能量損耗是需要重點研究的問題。

一、PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.應(yīng)用簡單方便。PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備控制中的應(yīng)用較為簡便，這是其最大的應(yīng)用優(yōu)勢，具體來看，PLC變頻節(jié)能技術(shù)在實際應(yīng)用中，并不需要與其他電氣設(shè)備之間建立起實際聯(lián)系，就能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣設(shè)備的自動化控制，能夠有效保障電氣設(shè)備的控制效率，還能夠在一定程度上降低能源的消耗，降低設(shè)備系統(tǒng)安裝工作的難度。同時，將PLC變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化設(shè)備的控制系統(tǒng)，其向工作人員所呈現(xiàn)的操作界面的風(fēng)格較為簡潔，控制指令可謂一目了然，便于工作人員快速熟悉其具體操作流程，降低操作失誤風(fēng)險，保障系統(tǒng)操控效果。

2.可靠性較高。PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用，主要是依靠其內(nèi)部大面積的集成電路來實現(xiàn)的，通過對抗干擾處理工藝的綜合應(yīng)用，能夠有效保障電氣自動化設(shè)備實際運行的可靠性。而在實際工作中，工作人員為了提升電氣設(shè)備硬件部分的抗干擾性能，大多會針對輸入電路、電源與輸出電路、電源等進行單獨的接口設(shè)置，降低其干擾威脅。同時，還會采取屏蔽內(nèi)部電源與穩(wěn)壓措施等來保障電氣自動化設(shè)備實際運行的節(jié)能與穩(wěn)定。此外，工作人員在實際工作中，針對惡劣環(huán)境中的可編程控制器還可以進行必要的密封處理、接地處理等，或是為其安裝抗震外殼等，降低外界因素對其運行的干擾，最大限度的保障其能夠安全運行。

二、PLC變頻節(jié)能技術(shù)原理

1.PLC技術(shù)。其是一種通過編程邏輯而實現(xiàn)運行的控制器，其同時也是基于電力線傳輸數(shù)據(jù)與話音信號而實現(xiàn)的一種通訊方式。這一技術(shù)最早研發(fā)自上世紀六十年代的美國，其最初是由通用汽車公司研發(fā)出來的，并逐漸應(yīng)用于實際工作中。在當(dāng)時，PLC技術(shù)只具備順序控制功能，適用范圍較小。隨著時代的發(fā)展，直至上世紀八十年代，PLC技術(shù)才具備了函數(shù)運算與高數(shù)運算等計算功能，提升了控制系統(tǒng)的功能。而當(dāng)前電氣自動化模式中就涵蓋了PLC技術(shù)的可編程邏輯控制的特征。在實際工作中，人們只需要根據(jù)實際要求與電氣設(shè)備特點等，來對控制程序進行提前編寫，并將其與控制設(shè)備進行連接操作，進而達到自動控制電氣設(shè)備的目標。這樣一來，工作人員就能夠連續(xù)操控電氣設(shè)備，對電氣設(shè)備實際運行中可能出現(xiàn)的各種突發(fā)狀況進行預(yù)測，并編寫出相應(yīng)的操作處理程序，以便實際發(fā)生時，工作人員能夠及時對其進行有效處理，為電氣自動化設(shè)備的可靠運行奠定良好基礎(chǔ)。

2.變頻技術(shù)。變頻技術(shù)從本質(zhì)上來說，就是通過對電流頻率的改變來對電機的實際運轉(zhuǎn)速度來進行控制，而這種頻率的改變并不需要額外的附加轉(zhuǎn)差損耗，能夠提升電氣設(shè)備自動化控制水平，是一種較為先進的調(diào)速技術(shù)。而變頻技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵就在于變頻器，其是由整流器、直流環(huán)節(jié)與逆變器以及控制電路等共同構(gòu)成的，其中整流器的效用主要是對交流電進行轉(zhuǎn)變，直至成為直流電。而直流環(huán)節(jié)的效用則主要體現(xiàn)在濾波功能上，逆變器的實際應(yīng)用主要是針對直流電而言的，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽仡l率的交流電，并直接傳輸給電動機。因此，逆變器可謂變頻器實際運行的核心所在。而變頻節(jié)能技術(shù)的實際應(yīng)用則能夠有效解決以往傳統(tǒng)直流電動機一直保持額定頻率運行而導(dǎo)致的能源浪費，能夠有效保障電氣設(shè)備能夠穩(wěn)定安全的運行。

三、PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的具體應(yīng)用

1.在采煤機中的應(yīng)用。采煤機綜合性比較強，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)組成以及技術(shù)組成等方面，這種錯綜復(fù)雜性也決定了其消耗電能比例較大性。若使采煤機更加現(xiàn)代化、機械化，相關(guān)人員還要將其與變頻節(jié)能技術(shù)結(jié)合起來。該種技術(shù)不僅會使采煤機的運行速度受到調(diào)控，使能源消耗量減至最低，還會促使采煤機運行安全系數(shù)提高，如此采煤機生產(chǎn)效率也會得到提高。為了減少煤礦的生產(chǎn)成本，煤礦企業(yè)一般會從變頻器類型方面入手，選擇能減少采煤機能耗量和故障的能量回饋性四象限變頻器，結(jié)合了這種裝置的采煤機生產(chǎn)效率會更高。

2.在風(fēng)機中的應(yīng)用。風(fēng)機主要應(yīng)用在礦井中，為礦井內(nèi)部進行通風(fēng)換氣，礦井內(nèi)部的作業(yè)完成程度不同，對風(fēng)機的速度要求也不同，所以風(fēng)機要時刻處于更新狀態(tài)，以使風(fēng)機滿足速度、范圍以及精度等方面的要求。更新的風(fēng)機在運行中也需要維修，頻繁維修會造成大量成本。基于此，相關(guān)人員有必要將變頻節(jié)能技術(shù)與風(fēng)機結(jié)合起來，使風(fēng)機更加節(jié)能有效。風(fēng)機中的變頻技術(shù)是在原電機調(diào)速技術(shù)上集成其他信息技術(shù)和控制技術(shù)的綜合技術(shù)，所以其不僅能對風(fēng)機運行效率形成控制作用，還會對能源消耗量進行控制，在該技術(shù)運用中，風(fēng)機可以自行調(diào)速，不需要更換，所以維修成本也會降低。風(fēng)機一直處于正常運行狀態(tài)，而不是頻繁開啟關(guān)閉，則開啟關(guān)閉消耗的巨大能量也會得到節(jié)約。另外風(fēng)機在閉環(huán)控制中，也會有效減少能源消耗。

3.在帶式輸送機中的應(yīng)用。帶式輸送機的驅(qū)動力一般為摩擦力，其在煤礦機電設(shè)備中，則以電動機為動力，以摩擦力為牽引力，該種裝置主要采用軟啟動方式，在該種方式中，工頻電流在拖動牽引中起著重要作用。雖然會使物料正常運輸，但在運輸中，物料與輸送機皮帶的磨損以及皮帶與設(shè)備之間的磨損都會縮短該裝置的使用期限。嚴重情況下，皮帶不會保持完好無損狀態(tài)，甚至?xí)l(fā)生斷裂。在選擇變頻節(jié)能技術(shù)后，變頻器會對電機啟動狀態(tài)下的電流量進行控制，使多余的電流能進入電網(wǎng)，避免產(chǎn)生副作用。如此設(shè)備也不會發(fā)生溫度飆升過高現(xiàn)象。變頻節(jié)能技術(shù)的節(jié)能主要體現(xiàn)在電機調(diào)速過程中，轉(zhuǎn)速會根據(jù)該裝置的負荷率變化而變化，直至處于經(jīng)濟安全運行狀態(tài)。這會使設(shè)備磨損減輕。變頻節(jié)能技術(shù)的另一優(yōu)勢為可以使設(shè)備實現(xiàn)軟啟動，如此設(shè)備便可以改善原來的啟動模式，以降低開啟消耗電流。變頻器在帶式輸送機中的應(yīng)用，還可以對該裝置的電路起到保護作用，使其免于發(fā)生過流或短路等問題。

4.在提升機中的應(yīng)用。提升機主要通過改變勢能，來使設(shè)備可以進行升降運動。將其與變頻技術(shù)結(jié)合在一起，主要對設(shè)備的速度進行調(diào)整控制，使作業(yè)人員以及物料上下運行安全得到保障。在提升機變頻技術(shù)應(yīng)用方面，相關(guān)人員不僅使用了四象限變頻器，還對提升機本身進行了改善，使其具有防爆功能。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)的信息控制技術(shù)，提升機運行過程受控力度會更大，提升機輸出和輸入過程的作用效果也會很顯著。

5.在主排水泵中的應(yīng)用。主排水泵應(yīng)用了變頻技術(shù)后，其運行速度得到調(diào)控，操作變得更加簡潔，在運行中，也不需要頻繁啟停，如此這兩種狀態(tài)下消耗的電量可以得到節(jié)約。另外變頻技術(shù)還可以對主排水泵形成保護作用，使該種設(shè)備正常高效運行。

參考文獻：

[1]王桂全.電氣自動化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析.2017.

[2]李思丞.PLC技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的運用探討.2018.

（作者單位：天津海航東海岸發(fā)展有限公司）