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)近來來的飛速發(fā)展使其在電器操作系統(tǒng)中得以廣泛運用，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

隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，各學(xué)科之間的交流和互動越來越多，同時學(xué)科的多交流也促進(jìn)了學(xué)科之間的互補(bǔ)，各項技術(shù)不再是“單打獨斗”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)行了廣泛運用，從而使機(jī)電設(shè)備的操作更為簡單，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，運行過程中的速度可調(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)動的交流電機(jī)取代的趨勢。上個世紀(jì)中期以前，串級調(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)的開發(fā)成功，是變頻器在交流電機(jī)中運用廣泛，此時可以通過改變電源的頻率從而調(diào)節(jié)電動機(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)，同時器械本身也能承受，但是性價比低，操作系統(tǒng)的設(shè)計繁瑣。此外的可控硅的移動調(diào)節(jié)也是一種方法，其運作原理是F*V=U*I，能量守恒訂立的運用，F(xiàn)值（外部阻力）減小時，可改變U值（電壓），此時的V值也會受到影響從而改變，因此在控制硅角時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，通過將算法，程序，計數(shù)等手段進(jìn)行儲存后，加以運用的手段，運用在工業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備中，其價值得以最大幅度的展現(xiàn)，其設(shè)計理念就是為了達(dá)到原先技術(shù)所不能完成任務(wù)，對性能進(jìn)行括展。

（2）PLC的內(nèi)部設(shè)計。PLC技術(shù)也可以說是運用于工業(yè)設(shè)備的特殊計算機(jī)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)依然由和計算機(jī)相似的電源，CPU，接口線路，輸入和輸出電路，儲存器五個部分組成。中央處理器在整個系統(tǒng)中主要是負(fù)責(zé)數(shù)學(xué)和邏輯運算，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)對輸入系統(tǒng)中的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換與隔離，在被轉(zhuǎn)換和隔離的電信號進(jìn)行輸入后輸出電路對其電平信號進(jìn)行無限放大，以此讓設(shè)備運行。電源，是設(shè)備動行的重要組成部分。

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

3　PLC對變頻器的控制方法

（1）變頻器端子控制。變頻器受PLC開關(guān)量信號的控制，而輸出信號作用于變頻器，對變頻器進(jìn)行，啟動，停止和復(fù)位的操控。組合變頻器中的高中低三個端子都受PLC終端控制，此方法稱為端子控制法，以此實現(xiàn)多段調(diào)速的操作運行。此方法對變頻器的控制極為頻繁，PLC的數(shù)據(jù)輸入和輸出點數(shù)變高，并且是由開關(guān)量來進(jìn)行調(diào)速控制，無法實現(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模塊在一個通道下僅能控制一臺變頻器，此過程稱為模擬量控制，其運作過程為：PLC的數(shù)字量在通過DA模擬量的轉(zhuǎn)化后變成4-20m A的電流信號，或是10V以下的低壓電壓信號對變頻器進(jìn)行控制，從而PLC的數(shù)字量產(chǎn)生了變化，與此同時模擬量的變化則實現(xiàn)了對電機(jī)的速度調(diào)配。這種控制法的優(yōu)點是程序設(shè)計簡單，速度的變化過程平穩(wěn)，設(shè)備運作時穩(wěn)定性強(qiáng)，但用電壓信號來輸出模擬量的過程中，如果電纜線的控制時間長，則會在控制線路中產(chǎn)生低電壓，對整個系統(tǒng)的設(shè)備的正常運行會帶來危險。

4　PLC與變頻器的廣泛應(yīng)用

在經(jīng)濟(jì)化的建設(shè)過程中，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)生活中的最大價值。因此需要大力發(fā)展水力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電等技術(shù)含量高，對環(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)是一個國家國富民強(qiáng)一方面的象征。如果注意電力能源的轉(zhuǎn)化過程，高耗能和高污染的產(chǎn)業(yè)不進(jìn)行整治，不僅是對自然環(huán)境的極度破壞，同時嚴(yán)重污染了人民的生存環(huán)境。隨著我國逐漸走入了大國和強(qiáng)國的行列，對對世界的自然環(huán)境的保護(hù)也承擔(dān)著巨大的責(zé)任，所以開發(fā)環(huán)保型能源，也是我國今后持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

PLC與變頻器的節(jié)能控制系統(tǒng)對降低風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的能源消耗問題上扮演著很重要的角色。此過程中PLC與變頻器可以根據(jù)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實際運行狀況進(jìn)行調(diào)速處理，可以根據(jù)實際的運行情況進(jìn)行編程，在收到不同的信號時做出不同的調(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)到高性價比的運行。

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)電動機(jī)的實際負(fù)載功率，在運行過程中達(dá)到了設(shè)備的節(jié)能降耗的目的。用一臺容量為200KW的大型空調(diào)設(shè)備進(jìn)行舉例，采用PLC與變頻器的自動調(diào)速裝置后，降低了設(shè)備運行耗能，也降低了排放?？照{(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，同時也降低了設(shè)備損耗，也降低故障率，減少維護(hù)費用，不但不會提高成本，反而經(jīng)濟(jì)效益更大，可以說是商家和消費者雙贏的局面，不僅性價比高，同時又節(jié)能，而且還減少了環(huán)境污染。

5　結(jié)語

當(dāng)代社會下，PLC與變頻機(jī)的對交流電機(jī)的調(diào)速問題是電器產(chǎn)業(yè)的大問題和大方向，電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的完善離不開PLC技術(shù)，所以對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)：

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