張文龍（曲阜師范大學(xué)　工學(xué)院,山東　日照　276826）

基于PLC與變頻器的交流電機(jī)

張文龍
（曲阜師范大學(xué)工學(xué)院,山東日照276826）

摘要：PLC技術(shù)近來(lái)來(lái)的飛速發(fā)展使其在電器操作系統(tǒng)中得以廣泛運(yùn)用，這里就以PLC技術(shù)與變頻器的交流電機(jī)之間的關(guān)系和實(shí)際生活等方面入手進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；交流電機(jī)；變頻器

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，各學(xué)科之間的交流和互動(dòng)越來(lái)越多，同時(shí)學(xué)科的多交流也促進(jìn)了學(xué)科之間的互補(bǔ)，各項(xiàng)技術(shù)不再是“單打獨(dú)斗”得到了全方面的技術(shù)支持，從而得以飛速發(fā)展，以PLC技術(shù)為例，在電子技術(shù)方面得以完善的發(fā)展后，在電氣設(shè)備等方面進(jìn)行了廣泛運(yùn)用，從而使機(jī)電設(shè)備的操作更為簡(jiǎn)單，效率更高。

1　PLC與變頻器的交流電機(jī)

生產(chǎn)技術(shù)的不斷突破和創(chuàng)新，運(yùn)行過(guò)程中的速度可調(diào)配技術(shù)已成為一種基本要求。隨著交流電機(jī)的可調(diào)速的發(fā)展日趨完善，傳統(tǒng)的自流電機(jī)已有被可調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)的交流電機(jī)取代的趨勢(shì)。上個(gè)世紀(jì)中期以前，串級(jí)調(diào)節(jié)是主要的交流電機(jī)的調(diào)速方式，但是操作流程復(fù)雜，且不容易進(jìn)行控制。在此之后，晶閘管技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，是變頻器在交流電機(jī)中運(yùn)用廣泛，此時(shí)可以通過(guò)改變電源的頻率從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的頻率。這類方法可以再很大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速，可操作性強(qiáng)，同時(shí)器械本身也能承受，但是性價(jià)比低，操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)繁瑣。此外的可控硅的移動(dòng)調(diào)節(jié)也是一種方法，其運(yùn)作原理是F*V=U*I，能量守恒訂立的運(yùn)用，F(xiàn)值（外部阻力）減小時(shí)，可改變U值（電壓），此時(shí)的V值也會(huì)受到影響從而改變，因此在控制硅角時(shí)電壓的改變就能間接的控制速度的大小，但此方法要求電路的發(fā)生相位能夠進(jìn)行變換，且相應(yīng)的脈沖具有一定的可調(diào)節(jié)幅度。因此就需要PLC技術(shù)作用在變頻器的交流電機(jī)的操作應(yīng)用。

2　變頻器調(diào)速的自動(dòng)化

（1）PLC與變頻器。PLC作為一類數(shù)字化，電子化的設(shè)備，通過(guò)將算法，程序，計(jì)數(shù)等手段進(jìn)行儲(chǔ)存后，加以運(yùn)用的手段，運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備中，其價(jià)值得以最大幅度的展現(xiàn)，其設(shè)計(jì)理念就是為了達(dá)到原先技術(shù)所不能完成任務(wù)，對(duì)性能進(jìn)行括展。

（2）PLC的內(nèi)部設(shè)計(jì)。PLC技術(shù)也可以說(shuō)是運(yùn)用于工業(yè)設(shè)備的特殊計(jì)算機(jī)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)依然由和計(jì)算機(jī)相似的電源，CPU，接口線路，輸入和輸出電路，儲(chǔ)存器五個(gè)部分組成。中央處理器在整個(gè)系統(tǒng)中主要是負(fù)責(zé)數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算，并且在系統(tǒng)中是中央控制的重要部分。處理器則負(fù)責(zé)儲(chǔ)存各類數(shù)據(jù)和程序。接口線路是PLC與外部設(shè)備連接的借口，與外部設(shè)備相連接的主要途徑。其中輸入輸出電路的作用分別是，輸入電路主要負(fù)責(zé)對(duì)輸入系統(tǒng)中的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與隔離，在被轉(zhuǎn)換和隔離的電信號(hào)進(jìn)行輸入后輸出電路對(duì)其電平信號(hào)進(jìn)行無(wú)限放大，以此讓設(shè)備運(yùn)行。電源，是設(shè)備動(dòng)行的重要組成部分。

（3）運(yùn)作流程。PLC程序運(yùn)作分為3個(gè)過(guò)程，首先是數(shù)據(jù)指令的輸入，程序?qū)γ畹倪\(yùn)行，指令的執(zhí)行和輸出，上述的是三個(gè)過(guò)程稱為PLC的一個(gè)運(yùn)算周期，處理器在內(nèi)部就是循環(huán)執(zhí)行這三個(gè)步驟。

3　PLC對(duì)變頻器的控制方法

（1）變頻器端子控制。變頻器受PLC開(kāi)關(guān)量信號(hào)的控制，而輸出信號(hào)作用于變頻器，對(duì)變頻器進(jìn)行，啟動(dòng)，停止和復(fù)位的操控。組合變頻器中的高中低三個(gè)端子都受PLC終端控制，此方法稱為端子控制法，以此實(shí)現(xiàn)多段調(diào)速的操作運(yùn)行。此方法對(duì)變頻器的控制極為頻繁，PLC的數(shù)據(jù)輸入和輸出點(diǎn)數(shù)變高，并且是由開(kāi)關(guān)量來(lái)進(jìn)行調(diào)速控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)變速，變量精確度不達(dá)標(biāo)，使用不廣泛，多用于精確度低，變頻數(shù)低的系統(tǒng)中。

（2）模擬量與通信控制。變頻器在這里收PLC設(shè)備中的DA模擬量進(jìn)行控制，一般情況下，DA模塊在一個(gè)通道下僅能控制一臺(tái)變頻器，此過(guò)程稱為模擬量控制，其運(yùn)作過(guò)程為：PLC的數(shù)字量在通過(guò)DA模擬量的轉(zhuǎn)化后變成4-20m A的電流信號(hào)，或是10V以下的低壓電壓信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，從而PLC的數(shù)字量產(chǎn)生了變化，與此同時(shí)模擬量的變化則實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的速度調(diào)配。這種控制法的優(yōu)點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，速度的變化過(guò)程平穩(wěn)，設(shè)備運(yùn)作時(shí)穩(wěn)定性強(qiáng)，但用電壓信號(hào)來(lái)輸出模擬量的過(guò)程中，如果電纜線的控制時(shí)間長(zhǎng)，則會(huì)在控制線路中產(chǎn)生低電壓，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備的正常運(yùn)行會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)。

4　PLC與變頻器的廣泛應(yīng)用

在經(jīng)濟(jì)化的建設(shè)過(guò)程中，電力是不可或缺的重要因素，輕工業(yè)和重工業(yè)都需要電力的支持，才能進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，所以在日常生活中，隨手關(guān)燈，充電設(shè)備充滿電就拔下等好習(xí)慣都能節(jié)約能源，把能源“用在刀刃上”，發(fā)揮其在生產(chǎn)生活中的最大價(jià)值。因此需要大力發(fā)展水力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電等技術(shù)含量高，對(duì)環(huán)境污染小的發(fā)電技術(shù)。穩(wěn)定和環(huán)保的能源供應(yīng)是一個(gè)國(guó)家國(guó)富民強(qiáng)一方面的象征。如果注意電力能源的轉(zhuǎn)化過(guò)程，高耗能和高污染的產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行整治，不僅是對(duì)自然環(huán)境的極度破壞，同時(shí)嚴(yán)重污染了人民的生存環(huán)境。隨著我國(guó)逐漸走入了大國(guó)和強(qiáng)國(guó)的行列，對(duì)對(duì)世界的自然環(huán)境的保護(hù)也承擔(dān)著巨大的責(zé)任，所以開(kāi)發(fā)環(huán)保型能源，也是我國(guó)今后持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

PLC與變頻器的節(jié)能控制系統(tǒng)對(duì)降低風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的能源消耗問(wèn)題上扮演著很重要的角色。此過(guò)程中PLC與變頻器可以根據(jù)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)速處理，可以根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況進(jìn)行編程，在收到不同的信號(hào)時(shí)做出不同的調(diào)節(jié)反應(yīng)，直接作用于風(fēng)機(jī)的電機(jī)上根據(jù)風(fēng)量復(fù)核的大小進(jìn)行轉(zhuǎn)速的變頻調(diào)速，節(jié)約電力能源，達(dá)到高性價(jià)比的運(yùn)行。

在PLC與變頻器進(jìn)行數(shù)字化的控制后，大型空調(diào)的風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)得到了提升，降低了風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載功率，在運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到了設(shè)備的節(jié)能降耗的目的。用一臺(tái)容量為200KW的大型空調(diào)設(shè)備進(jìn)行舉例，采用PLC與變頻器的自動(dòng)調(diào)速裝置后，降低了設(shè)備運(yùn)行耗能，也降低了排放。空調(diào)設(shè)備在進(jìn)行了節(jié)能改造后，設(shè)備本身更加節(jié)能，同時(shí)也降低了設(shè)備損耗，也降低故障率，減少維護(hù)費(fèi)用，不但不會(huì)提高成本，反而經(jīng)濟(jì)效益更大，可以說(shuō)是商家和消費(fèi)者雙贏的局面，不僅性價(jià)比高，同時(shí)又節(jié)能，而且還減少了環(huán)境污染。

5　結(jié)語(yǔ)

當(dāng)代社會(huì)下，PLC與變頻機(jī)的對(duì)交流電機(jī)的調(diào)速問(wèn)題是電器產(chǎn)業(yè)的大問(wèn)題和大方向，電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的完善離不開(kāi)PLC技術(shù)，所以對(duì)PLC控制系統(tǒng)的日益完善也是發(fā)展變頻機(jī)的交流電機(jī)的控制技術(shù)的基礎(chǔ)，兩方面的有機(jī)結(jié)合對(duì)提高機(jī)電產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)水品和產(chǎn)品效率有著重要關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧曉輝.運(yùn)用PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)多段調(diào)速[J].田機(jī)床電器，2011(03):231-232.

[2]張燕賓.變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2012(03):141-142.