基于PLC與變頻器的交流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)

劉偉立

摘? 要：變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻控制與 PLC的應(yīng)用是十分關(guān)鍵的。所以，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)變頻器和 PLC進(jìn)行優(yōu)化控制，以確保二者都能實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)控制，希望能在一定程度上減少交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的能耗，本論文以 PLC和變頻調(diào)速為基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)電動(dòng)機(jī)行業(yè)的發(fā)展起到了積極作用。

關(guān)鍵詞：PLC;變頻器;交流電機(jī)

采用變頻調(diào)速器可以有效地提高工業(yè)的自動(dòng)化程度和提高工作的工作效率。為此，設(shè)計(jì)者必須加強(qiáng)對(duì)變頻調(diào)速的研究，深入理解其工作機(jī)理，并利用其自身的制動(dòng)、調(diào)速、啟動(dòng)特性，并運(yùn)用組合程序 Wincc進(jìn)行控制，確保調(diào)速的穩(wěn)定。

1、PLC概述

PLC是一種常用的計(jì)算機(jī)控制軟件，它所使用的內(nèi)存都是可編程的，具有儲(chǔ)存程式的功能，可執(zhí)行順序控制、計(jì)數(shù)及邏輯運(yùn)算等有關(guān)運(yùn)算，并以模擬量、數(shù)字等形式進(jìn)行資料的輸出與輸入，對(duì)各類機(jī)器的運(yùn)作進(jìn)行高效控制。

PLC供電在電力供應(yīng)中占有舉足輕重的地位。PLC的控制中心是微機(jī)，該軟件受 PLC軟件編程的支配，具有從編程軟件輸入的程序和資料的接收和儲(chǔ)存，并可以進(jìn)行故障診斷。此外， PLC的相關(guān)設(shè)備能夠適應(yīng)用戶對(duì)變頻調(diào)速器的要求，提高 PLC的抗干擾性和穩(wěn)定性。另外，通過 PLC配線與程序的設(shè)計(jì)可以達(dá)到某種程度上的同步，既可以大大減少研發(fā)周期，又可以大大地提升交流電動(dòng)機(jī)的工作性能。

2、變頻器概述

本工程在進(jìn)行交流電動(dòng)機(jī)的控制時(shí)，十分注重變頻器的應(yīng)用，并將它應(yīng)用于電工、電力、信息和控制等方面。另外，采用變頻技術(shù)可以有效地解決傳統(tǒng)的 DC電機(jī)自身的抽水問題，確保了交流電機(jī)的優(yōu)越性。由于其自身堅(jiān)固耐用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用變頻技術(shù)可有效地克服交流電機(jī)的速度問題。

2.1變頻器在交流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)節(jié)能結(jié)合方面的運(yùn)用

通過對(duì)變頻調(diào)速器的詳細(xì)研究，可以看出它是一種典型的泵、風(fēng)機(jī)，它可以在一定程度上減少電力的損耗，通常可以節(jié)省20%～60%的電力，再加上風(fēng)機(jī)和泵的負(fù)荷，它的功耗與速度成正比，既可以達(dá)到節(jié)能的目的，又可以改善整個(gè)系統(tǒng)的性能。另外，水泵負(fù)荷和風(fēng)扇自身的負(fù)荷占到了總功率的5%，而從實(shí)際運(yùn)行中的諸多影響因素來(lái)看，水泵負(fù)荷和風(fēng)扇自身還有很大的改進(jìn)余地，采用變頻技術(shù)既可以節(jié)省大量的電力，又可以節(jié)省大量的電力。還可以減少你的投資收益。從以上公式可以看出，變頻調(diào)速器在變頻調(diào)速器中占有舉足輕重的地位，具有很高的實(shí)用意義。

2.2變頻器在精度自控系統(tǒng)中的運(yùn)用

為了提高變頻調(diào)速器的工作穩(wěn)定，應(yīng)注重對(duì)變頻調(diào)速器的技術(shù)應(yīng)用，從變頻調(diào)速器自身的功能出發(fā)，它自身具備了智能化、復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算能力。著重對(duì)其輸出的準(zhǔn)確率進(jìn)行了研究，其準(zhǔn)確率通常在0.1～0.01%，并對(duì)其進(jìn)行了合理的防護(hù)與測(cè)試，使其應(yīng)用于自動(dòng)控制，提高了整個(gè)轉(zhuǎn)速的控制水準(zhǔn)，保證裝置的操作安全。

2.3變頻器在提升產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平中的應(yīng)用

通過對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在提高產(chǎn)品品質(zhì)、提高技術(shù)水平等方面的運(yùn)用，可以明顯地減少設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音、振動(dòng)，并能提高設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備在使用后發(fā)生故障的可能性。另外，在產(chǎn)品生產(chǎn)中使用變頻調(diào)速裝置，可以對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化、精簡(jiǎn)，從而使裝置的運(yùn)行與控制更加人性化，更改原來(lái)的技術(shù)規(guī)格，以改善整體設(shè)備的性能。

3、PLC 控制器變頻調(diào)節(jié)特點(diǎn)

3.1變頻調(diào)速具有良好的節(jié)能性

PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以對(duì)電機(jī)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整和控制，最大限度地發(fā)揮出設(shè)備的作用。經(jīng)過研究和操作，采用 PLC控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)不僅可以節(jié)約能耗，而且還可以有效地降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能耗，從而保護(hù)自然環(huán)境。這樣可以極大地節(jié)約能源、節(jié)約資金，合理使用能源，促進(jìn)同電力公司的迅速發(fā)展。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，還可大大降低電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷，降低了原有的電動(dòng)機(jī)容量。保證馬達(dá)的工作速度和穩(wěn)定性。另外，采用 PLC控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)可以對(duì)原有的龍門刨床、繞線電動(dòng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能控制，從而大大降低了電網(wǎng)的投資成本，保證了 PLC電機(jī)變頻調(diào)速在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用。

3.2 PLC 控制器能夠提升電機(jī)效率

PLC控制器可廣泛用于起重機(jī)械、機(jī)床和輸送等各個(gè)方面。同時(shí)，它的使用壽命也有所提高，并有效地提高了使用的效率。另外，采用 PLC進(jìn)行變頻調(diào)速，對(duì)某些電力系統(tǒng)及產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化，從而改善了電力系統(tǒng)及產(chǎn)品的使用品質(zhì)與效率。PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種系統(tǒng)性、綜合性的高技術(shù)。該系統(tǒng)在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的頻率進(jìn)行基本的調(diào)節(jié)。同時(shí)， PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)及產(chǎn)品的加熱，降低了電流對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊，確保了電動(dòng)機(jī)的安全與安全。同時(shí)，本系統(tǒng)還能有效地降低電動(dòng)機(jī)的負(fù)載水平，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)故障原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的對(duì)策。同時(shí)，本系統(tǒng)還能對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效地保護(hù)，保證電動(dòng)機(jī)的安全性，降低人為和自然因素對(duì)電動(dòng)機(jī)的破壞。

4、基于PLC與變頻器的控制方法

4.1變頻器端子控制

終端控制是最早的一種控制方式，通過 PLC的開關(guān)量信號(hào)來(lái)控制變頻器，它的控制過程是由可變控制器 PLC來(lái)控制輸出信號(hào)，同時(shí)輸出信號(hào)控制變頻器停止、啟動(dòng)和復(fù)位，以及對(duì)三個(gè)結(jié)合變頻器、高-低三個(gè)終端進(jìn)行控制，從而達(dá)到多級(jí)工作。通常情況下，變頻調(diào)速器的數(shù)量越多，對(duì) PLC的輸入、輸出點(diǎn)的要求也就越高，從而增加了控制費(fèi)用，而且這種控制方式都是由開關(guān)量來(lái)控制，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑的線性調(diào)速。一般用于對(duì)速度的要求不高，頻率變換器數(shù)量少，不需要反饋信號(hào)的控制系統(tǒng)。

4.2模擬量與通信控制方法

仿真控制采用 PLC的 DA仿真值來(lái)進(jìn)行變頻調(diào)制解調(diào)器，一般 DA模組每一路只能對(duì)一組變頻調(diào)速器進(jìn)行一次控制，其工作原理如下：通過 DA仿真的模組將 PLC的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成4～20 mA的電流信號(hào)，或低于10 V的電壓信號(hào)來(lái)進(jìn)行變頻，使 PLC的數(shù)字值發(fā)生變化，由此變化模數(shù)，達(dá)到電動(dòng)機(jī)換擋速度。該仿真量控制方式具有程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、速度平穩(wěn)、工作性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，但是采用了電壓信號(hào)進(jìn)行仿真。當(dāng)線纜長(zhǎng)度過大時(shí)，會(huì)使控制線發(fā)生電壓下降，從而對(duì)電網(wǎng)的安全性造成一定的不利影響。

結(jié)束語(yǔ)

為有效地改善交流電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果，需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)變頻調(diào)速、PLC的使用，并做好數(shù)據(jù)的收集。最大限度地減少環(huán)境因素對(duì)設(shè)備的影響，提高 PLC的工作可靠性。

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