PLC自動控制技術在變頻器中的運用分析

曹炎廣 王懷

河南輕工職業學院 河南 鄭州 450002

引言

在我國工業高速發展的社會背景下，企業的生產規模全面擴大，生產標準水平日漸提升，機器設備已經基本實現了自動化改造，現階段，PLC自動控制技術已經被廣泛使用在多個領域中。傳統的變頻器其控制性能靈活性較差，操作過程較為復雜，需要在其中投入大量的人力和時間成本。但是將PLC自動控制技術用在變頻器中，好比是在機器系統內部設置了一個小型的計算機邏輯編輯器，可以改變傳統變頻器操作性靈活性等不足，讓變頻器進行自動化運行，減少人工操作所帶來的誤差，實現對設備的精準管控，改善變頻器的工作效率，以達成企業的自動化生產經營發展目標。對于幫助企業提高經濟效益、生產效率，降低人力資源成本，有著非常重要的現實作用。

1 PLC自動控制系統原理

1.1 系統控制原理

相對于傳統的企業生產控制系統，PLC自動控制系統的可操作性更強，可對企業操作指令進行自動化編程。在將指令傳送到控制系統中之后，可以實現企業生產制造的自動化，提高了系統運行的安全穩定性。

1.2 PLC自動控制系統的使用價值

PLC自動控制系統的抗干擾能力較強，可對內部數據信息進行更為高效率、高質量的辨識。另外，PLC控制系統體積較小，將其使用在工業生產設備中，不會占有太大的面積。尤其是將其用在變頻裝置中，可以利用PLC技術本身具備的集成功能，真正達成企業生產設備操作的自動化目標，確保設備控制過程的連續性和實效性[1]。

結合PLC控制工作原理，PLC自動控制系統其實就是中樞性控制結構。通過對內部數據信息的整合、采集，可以對數據的波動情況進行動態分析，了解數據信息和標準信息存在的差異，并綜合數據庫中的參數要求，明確信號在其轉化過程中，指令行為是否得到精準落實。若是發現基本參數和標準形式出現明顯差距，則會通過系統自動觸發警報，提醒工作人員對設備進行維護或更改指令，實現指令傳輸模式的自動化變更。在整個變更過程中，數據信息的傳遞過程可以通過系統進行自動化記錄，并對信息進行全過程動態反饋，保障了數據信息傳遞的精準有效。這樣一來，在系統接收到操作指令的過程中，則可以對實際狀態和系統操作指令程序進行對比，并綜合系統的運行需求，適當更改運行模式，提高系統效率的同時，還可以提高企業的設備操作質量。

2 現代變頻器中的常見問題

2.1 電動機過載

目前在我國工業企業的生產經營發展過程中，電動機為其中無法缺少的重要設備。但是由于變頻器在其運轉過程中，很容易由于變頻器故障引發電動機的過載，進而導致電動機運轉異常，帶來不同程度的生產威脅，影響工作人員的安全電動機過載問題，主要表現于以下幾個方面：首先是電動機本身的散熱功能較差，導致變頻器無法順利運轉；其次是電動機一直處于高壓、高負荷運轉狀態下，其性能較差，導致變頻器的運轉效率下降。

2.2 變頻器參數設置

在變頻器的實際運轉過程中，參數設置得是否有效，將會對變頻器的運轉狀態帶來直接影響。若是參數設置無法滿足要求，則會導致變頻器出現異常故障，無法保障企業生產經營的有序性[2]。因此確保參數設置的合理有效，已經成為企業設備管理工作中的重點內容。在變頻器參數設置上，主要包括以下幾個方面：首先是加速時間、減速時間；其次是轉矩補償；最后是過載保護和頻率限制設置。通過對變頻器輸出功率上下限度的合理設置，可以進一步降低變頻器輸出功率過載問題帶來的系統故障。在實際工作過程中，需要結合變頻器的實際使用需求來對變頻器參數進行設置。

2.3 加減速過電流故障

但我國工業行業的發展過程中，使用到的變頻器多以固定功率為主，但是固定功率很難滿足新時期企業的生產制造發展需求。因此在變頻器的使用過程中，很容易出現電流故障，進而導致變頻器的運轉效率下降。通過對變頻器運轉實際情況的分析，變頻器出現電流故障問題的誘發因素主要是加速變流或是減速電流。因此需要加強對先進變頻設備的引進，強化技術研發，在明確加速電流故障和減速電流故障問題的前提下，制定出針對性的改善方案，以確保企業生產制造過程的有序性。

2.4 變頻器過熱

在變頻器的運轉過程中，其運轉時間較長就會產生大量熱能，進而導致其溫度上升。若是無法將其中的多余熱能排除出去，熱量堆積在變頻器內，就會對變頻器的運行效率帶來影響，長此以往，甚至會導致其線路燒壞，引發企業的生產安全危險。

3 PLC自動控制技術在變頻器中的運用策略

3.1 選擇變頻器及PLC模塊型號

在我國正式提出工業4.0發展計劃之后，工業企業的發展已經從傳統的擴張規模、高速發展轉變為高質量發展，更加注意提高企業的生產經營效率，改善產品制造質量。作為在企業工業生產過程中無法缺少的電子構件，變頻器將會對企業的生產能力帶來直接影響。將PLC自動控制技術使用在變頻器中，可以提高變頻器的使用效率，相較于其他控制技術，PLC自動控制技術的功能適應性更強，可以使用在頻率、生產要求不同的變頻器中。在選擇PLC模塊型號時，其選擇標準可結合以下幾方面內容[3]：首先是需要結合工業企業的生產經營發展現狀，保障變頻器的性能參數符合企業的生產需求；其次是需要保障PLC模塊型號統一，一方面可對變頻器系統進行統一化管理，減少管理成本，另外一方面也可以使得系統之間的協調性有所增強，規避模塊型號存在較大差異導致其功能和系統運行的不順暢；最后是在選定PLC模塊型號之后，需要結合變頻器具體特征，保障端口和信號格式選擇的精準有效，以方便后期系統管理規劃的有序性。

3.2 通信協議

所謂通信協議，主要是指在雙方進行通信時需要遵守的規則和約定。在實現通信協議的過程中，可以通過通道和設備進行連接，并銜接到不同位置的數據信息系統，實現系統之間的分工協作、資源共享。將PLC技術使用在變頻器中，重點在于如何實現通信協議[4]。一般狀況之下，變頻器系統使用的通信協議共分為兩種類型，分別為自由接口通信協議和MOD-BUS通信協議。在系統的運作過程中，通信協議的實現需要綜合PLC控制技術特征，保障通信協議模式選擇的有效性。首先需要進行系統的通信調試，PLC控制技術和變頻器使用的通信協議多是利用PLC的自動控制能力實現對變頻器的調整，因此進行通信協議調試是確保PLC自動控制技術發揮出最大功能的重要途徑。其次，PLC自動控制技術和變頻器需要確保其語法的統一，語法主要包括3項內容，分別為信號編碼、數據格式和信號等級。語法的統一和協調，可以保障通信系統建立得更為完善，通信過程更為順暢。

3.3 變頻器自動控制

結合我國工業行業的發展現狀，企業系統運行使用到的變頻器水平雖然得到了全方位地改善，但是總的來看，仍有很大的進步空間。舉例來說，在人機互動上仍未達到理想目標，變頻器使用效率始終無法得到創新性突破。將PLC技術使用在變頻器控制系統中，可以優化我國多個行業的生產經營水平，達成人機互動，其中包括軍事、農業、工業和科學研究，真正地解放了人力資源，無須將人員工作重點放在繁復、機械性的體力勞動中，也可以為人員提供一個更為安全可靠的工作環境[5]。例如，變頻器端子是連接器中的一類，其位置在變頻器的后蓋處，可以實現和控制回路以及主回路的有效連接。變頻器端子數量相對較多，其作用及價值在于，可以傳輸類型不同的電信號，也可以在系統中進行直接導電。通過運用變頻器中本身就存在的端子，實現和PLC控制系統的硬件連接，可以發揮出兩種設備的不同價值及優勢。目前在PLC控制系統和端子的連接形式上，主要分為兩種連接方式，分別是模擬量端子連接和數字端子連接。兩種連接方式的差異在于，模擬量端子連接并不是真正意義上的端子，而是通過運用PLC控制板塊來進行連接。而數字量端子連接方式則是因為數字輸入端口本身就有I/O端子，因此在進行變頻器的調節時，系統調節的精準率將會更高，可提高生產效益。

3.4 控制變頻器輸出頻率

在變頻器中使用PLC自動控制技術，可以結合企業的生產經營發展需求，利用PLC自動控制技術中的信息檢測、數據智能處理以及系統編程操作等功能，改善了系統在其生產制造過程中的抗干擾能力，尤其是對于提高變頻器的輸出頻率控制效果，有著非常重要的現實作用。主要體現于以下幾個層面[6]：首先，通過PLC自動控制技術的模擬量，對輸出模塊給出變頻器頻率信號。一般狀況下，企業生產系統用到的電流輸入模式為直流電流和直流電壓，可以直接將直流電流、直流電壓使用在變頻器的接收端口中；其次，通過運用PLC技術中的數字量，實現信號的全面輸出，可以調節變頻器的輸出功率，實現了數字信號量輸入點、輸出點和變頻器數字量輸入點、輸出點的全面銜接，滿足企業的輸出、輸入功率調節需求；最后，通過運用變頻器中的正轉、反轉功能，可以進行系統的無級調節，對系統的生產制造過程進行加速或減速調整。

4 PLC自動控制技術在變頻器中的保障措施

4.1 加強技術培訓

將PLC技術用在企業的變頻器系統中，有著較高的專業化操作需求，需要專業化人才團隊來為技術使用提供保障，因此需要針對有關技術人員開展理論知識和操作技能的定期培訓，提高其自動化生產實踐能力。在培訓時，需要適當拓寬技術人員視野，掌握PLC技術使用現狀，明確技術使用標準，同時了解未來的發展趨勢，通過激勵機制、提供培訓學習機會等，為相關工作人員創造出一個更為完善的技術學習環境，建設專業化的PLC技術人才團隊。

4.2 明確PLC技術的應用標準

將PLC技術使用在變頻器自動控制中，想要進一步展現出其作用和價值，需要制定出明確的技術使用標準，保證技術使用過程的高度規范。具體來說，可以結合企業的生產經營情況，制定技術使用的操作、檢測流程手冊，并綜合現場生產資源和條件，制定出針對性的監督管理機制，以保障技術使用的有效性。

5 結束語

綜上所述，在變頻器裝置中使用PLC技術，可以實現對變頻裝置的自動化管控，數據信息的獲取更為精準，提高了系統指令定位的精準性，確保質量信息傳遞的高效，系統操作精準度得到改善，對于達成我國的工業4.0發展計劃，幫助企業走向高質量發展之路，有著非常重要的現實意義。需要有關技術工作人員了解PLC技術的原理及使用要點，并不斷加強創新研發，早日趕超國際先進水平。