PLC與變頻器在電氣設備自動化控制中的應用研究

（安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司，河南 安陽 455133）

0 引言

在我國當前的企業生產中，隨著科技的發展與相關技術的成熟，在一定程度上促進了PLC與變頻器的普遍應用[1]。對于企業來說，電氣設備自動化控制技術既能帶來較高的經濟效益，也能保證企業生產活動的有序進行，同時還能確保在正常運轉相關電氣設備的同時提高其運行效率。

1 PLC與變頻器的含義

1.1 PLC含義

PLC實際上是一種邏輯編程控制器，隸屬于自動化控制技術中的控制系統，其包含了數字運算、操作、定時等多種功能，主要應用于工業生產中，既能促進企業生產效率提高，又能最大程度上提高企業利潤，對企業發展來說有促進作用[2]。PLC控制器一般通過可編程的存儲器存儲已經設定好的操作指令，在需要進行自動化控制的電氣設備中運用，可以實現邏輯運算、順序控制、算數操作等面向用戶的操作指令。

1.2 變頻器含義

變頻器屬于一種電力控制設備，主要應用變頻與微電子技術，在對交流電動機的控制中主要采用的是改變電機工作電源頻率方式。通過交流變直流、直流變交流、濾波等眾多組成部分構成了一個完整的變頻控制系統。而在實際工作中，想要滿足節能、調速的目的，就需要對輸出電源的電壓、頻率不斷通過內IGBT的開斷進行調整，進而在滿足電機實際需求的基礎上提供電源及電壓[3]。

2 在電氣自動化控制中PLC與變頻器的控制過程

在電氣自動化控制中通過PLC控制變頻器進行動作，變頻器動作后，把終端設備的轉速，電流等信號再反饋給PLC，然后PLC根據反饋過來的信息通過PID運算使終端設備的實際狀態值更接近于設定值，從而使電氣自動化控制過程達到更高的要求。

在STEP7編程軟件硬件組態中，對S7-300與MM440進行硬件組態PROFIBUS通訊，然后在下方設置S7-300與MM440變頻器的數據交換區，即PIW字與PQW字，如圖1所示。S7-300PLC通過程序控制PQW字的輸出來控制MM440變頻器的P0700與P1000參數值的寫入，從而控制MM440的啟停與轉速給定。而MM440變頻器的轉速，運行電流等信號則通過PLC的PIW字對參數R0052實際狀態的采集，進而參與到PLC控制當中，通過設定值與實際值的反饋比較再在程序中通過閉環PID運算進而實現電氣自動化對設備的精準控制。

圖1 PLC S7-300與MM440變頻器的通訊過程

以上則是S7-300與MM440在電氣自動化控制中的一個例子，這樣的控制不僅簡化了控制線路，而且使電氣自動化控制的精確度得到了提高。其他品牌的PLC與變頻器諸如AB系列PLC與施耐德變頻器或POWERFLEX系列變頻器均能實現以上的控制過程。

PLC與變頻器的通訊還有很多方式比如PROFINET方式，大體控制過程則如上所示，在我們研究的電氣自動化控制領域，通過PLC控制變頻器動作，然后變頻器再把狀態反饋給PLC進行精準控制，這是現在和未來電氣自動化控制的一個重要方向。

3 在電氣自動化控制中應用PLC與變頻器的重要價值

3.1 有利于提高節能效果

在近幾年，隨著我國提倡的節能發展理念，在各行各業中，也逐漸將節能理念放在企業發展的首要位置，而變頻器在電氣自動化控制中的應用，恰好滿足了這種發展要求。變頻器的負載要求及范圍都是經過設定的，可自動調節電機轉速與負荷匹配，在生產運行設備上，尤其是大中型企業的相關設備，能起到很好的降低能耗作用，實現節能理念的目標[4]。另一方面，PLC與變頻器因其本身特點，在應用時，還能進一步降低原材料的使用，也就是說間接幫助企業減少了成本支出。

3.2 有利于維護方便

PLC與變頻器不僅操作方便快捷，還很容易維護，同時其還具有較高的安全性能。PLC與變頻器維護方便的原因是由于其主要依靠單元模式進行運行，因此只要驅動電路具有較好的可靠性，就能確保PLC與變頻器的正常運行，包括驅動環節和保護環節。同時，PLC與變頻器的正常運行還不會受高溫條件限制，具有較長的使用壽命，從某種程度上來說也是幫助企業降低了成本支出。

3.3 有利于電氣裝置智能化水平提高

PLC與變頻器在電氣自動化控制中的應用，不僅能提升電氣裝置反應速度，還能有效提高其整體運行效率，在一定程度上實現了提高電氣裝置智能化水平。通過對PLC的利用，能有效實現整體性控制系統軟件，確保能按照預設程序運行各個工作流程，并有針對性的評估整體系統的運行狀況，保證能實時、可靠的傳輸數據[5]。而變頻器則可以提供相應電源電壓支持系統運行，同時有效調控各個環節中的電壓，確保能穩定、安全的運行系統。

4 結語

綜上所述，我國當前的眾多工業生產部門在進行相應工作開展時，應深入了解及掌握PLC技術和變頻器的實際應用，尤其是在當前廣泛應用的電氣設備自動化控制背景下，有關工作人員就需要細致研究能對PLC及變頻器造成影響的不利因素，同時在自動化控制設備中引入其他先進手段，確保在合理應用PLC和變頻器時，還能促進電氣設備自動化控制水平得到有效提高。另一方面，對于目前電氣設備自動化控制中已經存在的問題，相關企業則需要定期對設備操作團隊展開有關這方面的專業培訓活動，全面提高工作人員的專業技能水平，同時創造一個良好基礎條件支持PLC與變頻器等相關設備的應用。只有全面了解和掌握了PLC技術與變頻器，才能確保未來在其他行業領域能發揮電氣設備自動化控制更多的價值，推動國家工業的可持續發展。