關(guān)于PLC變頻器技術(shù)的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)的分析研究

摘要：PLC變頻技術(shù)在電力電子技術(shù)以及自動化控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。通過對PLC系統(tǒng)控制要求的分析，分析了PLC變頻器技術(shù)的結(jié)構(gòu)形式，為PLC變頻技術(shù)特點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)模式的分析和探討奠定了良好的基礎(chǔ)，對PLC變頻器的實(shí)際應(yīng)用有著實(shí)際的作用和意義。

關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；技術(shù)；特點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)；分析

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 06-0011-01

當(dāng)前隨著電力電子技術(shù)以及工業(yè)自動化控制技術(shù)的發(fā)展和帶動，交流變頻調(diào)速技術(shù)在電力電子技術(shù)領(lǐng)域到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，變頻器在電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中的作用越發(fā)擴(kuò)大。通過對PLC變頻器技術(shù)的分析和探究，掌握了變頻器技術(shù)的特點(diǎn)。變頻器實(shí)現(xiàn)了更大范圍內(nèi)的高效率的連續(xù)控制，建立了電動機(jī)速度的精確控制模式和體系。實(shí)現(xiàn)了完善的電動機(jī)技術(shù)的保護(hù)，變頻器具有較強(qiáng)的保護(hù)功能，從而在實(shí)際運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備故障的預(yù)測，同時顯示了系統(tǒng)的故障類別，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓的封鎖，從而保護(hù)了變頻器的運(yùn)行，同時也保護(hù)了電機(jī)系統(tǒng)。

一、PLC變頻器技術(shù)的控制原理

通過安裝在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的壓力傳感器，把輸出的壓力信號變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入PLC，經(jīng)PLC運(yùn)算與給定的壓力進(jìn)行比較，得出一比較參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行頻率，使電力自動化系統(tǒng)上的壓力保持在恒定的運(yùn)行狀況上，而當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷超過相應(yīng)機(jī)械設(shè)備的供應(yīng)時，通過PLC控制切換器進(jìn)行運(yùn)行設(shè)備之間的協(xié)調(diào)和切換。根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行需求通過PLC控制工作泵的數(shù)量增減及變頻器的調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的運(yùn)行頻率和壓力保持在穩(wěn)定的狀況下。當(dāng)電動機(jī)頻率負(fù)載變化時，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

二、PLC系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)

PLC系統(tǒng)通過收集傳感器、電機(jī)以及變頻器等設(shè)備的信息，從而實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)設(shè)備的調(diào)節(jié)和控制。PLC系統(tǒng)中使用變頻器實(shí)現(xiàn)對電機(jī)變頻器頻率的調(diào)節(jié)和控制。根據(jù)PLC系統(tǒng)所輸出的模擬信號作為變頻器控制終端的信號輸入體系，最終實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，同時向PLC系統(tǒng)反饋設(shè)備本身的工作狀態(tài)和信號，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生故障后，也能向PLC系統(tǒng)產(chǎn)生報警的信號。變頻調(diào)速器通過改變電動機(jī)的定子供電頻率實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)速的調(diào)整和改變。由此，在電機(jī)的頻率調(diào)整過程中，從高速到低速的變化過程都能保持一定限度的轉(zhuǎn)差功率。從而實(shí)現(xiàn)高效率和較廣范圍上的電機(jī)頻率的調(diào)節(jié)。

三、PLC變頻設(shè)備的選型

（一）PLC及其擴(kuò)展模塊

當(dāng)前市場上存在的PLC系統(tǒng)具有多種類型和體系，從而能滿足各種工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置的需要。PLC系統(tǒng)可選擇電機(jī)、傳感器以及變頻器和繼電器作為控制的設(shè)備，通過對各種類型PLC系統(tǒng)分析，選擇使用西門子s7系列的PLC。以CPU226集成的24輸入/16輸出包括40個數(shù)字量的輸入/輸出點(diǎn)，能滿足PLC系統(tǒng)控制的需求。這個層面的PLC系統(tǒng)連接了7個可以擴(kuò)展的模塊，最多可擴(kuò)展到248路數(shù)字量的I/O點(diǎn)或者35路模擬量的I/O點(diǎn)。具有26K字節(jié)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的存儲空間。具有6/i獨(dú)立的30kHz的高速計數(shù)器。具有2路獨(dú)立的20kHz的高速脈沖輸出，實(shí)現(xiàn)了PID系統(tǒng)控制。同時具有兩個RS485通訊或者編程的系統(tǒng)，根據(jù)PPI通訊協(xié)議進(jìn)行信息的傳遞和通訊。而系統(tǒng)的I/O端的子排能便利地整體拆卸，從而運(yùn)行更為快速，功能更為強(qiáng)大。

（二）變頻器的選型

當(dāng)前，變頻技術(shù)市場上存在各種不同類型的變頻器，通過采用ABB公司的ACS800變頻器，這種類型的變頻傳動產(chǎn)品能在全功率的范圍內(nèi)部規(guī)范使用同樣的控制技術(shù)，包括向?qū)У膯印⒆远x的編程、DCT控制、通用的備件以及通用接口技術(shù)，從而能有效應(yīng)用與變頻器的選型，同時也能實(shí)現(xiàn)變頻器的調(diào)試和通用軟件的維護(hù)，軟件內(nèi)包括引導(dǎo)程序，能便于用戶對程序調(diào)試的需要。變頻器內(nèi)部的編程模塊體積較小，內(nèi)部含有濾波器、斬波器及電抗器，具有良好的系統(tǒng)性能。

四、PLC系統(tǒng)設(shè)計流程

（一）準(zhǔn)備

在PLC系統(tǒng)程序設(shè)計前，應(yīng)做好程序設(shè)計的準(zhǔn)備，在了解了系統(tǒng)概況，形成了整體的PLC變頻系統(tǒng)的設(shè)計思路前提下，明確所要控制的對象，從而利用現(xiàn)有的工具編制出高質(zhì)量的程序。

（二）設(shè)計程序框架圖

程序框架圖的設(shè)計是根據(jù)軟件設(shè)計的規(guī)格書的整體要求以及控制系統(tǒng)的具體要求，明確系統(tǒng)應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)，從而按照程序設(shè)計出符合標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)框架圖，而后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的具體工藝，繪制出不同功能單元的詳細(xì)功能框架圖。

（三）程序的編寫

在程序設(shè)計框架圖完成后，應(yīng)根據(jù)所設(shè)計出來的框架圖紙逐條編寫控制程序，是PLC變頻器程序設(shè)計工作的重心。

（四）測試和調(diào)試程序

PLC變頻系統(tǒng)程序測試和調(diào)試是兩種不同的概念，軟件的測試是盡可能發(fā)現(xiàn)軟件系統(tǒng)中的錯誤，而調(diào)試在于診斷系統(tǒng)中的錯誤并進(jìn)行進(jìn)一步的更正。

（五）說明書的編寫

程序的說明書是對所設(shè)計的PLC系統(tǒng)程序的綜合說明，同時也是整體程序設(shè)計工作的總結(jié)。

五、PLC編程軟件

在實(shí)際的PLC變頻技術(shù)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中，可通過采用STEP7-Micro/WIN軟件，能協(xié)助軟件開發(fā)用戶實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的開發(fā)，創(chuàng)建了程序的油管功能體系，同時也建立了程序的文檔管理等功能體系，同時還可直接根據(jù)軟件的設(shè)置方式，進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行。PLC系統(tǒng)軟件能實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)和離線兩種工作模式，聯(lián)機(jī)是指與PLC相連，建立二者之間的通信體系，而離線的工作模式則不直接與PLC系統(tǒng)聯(lián)系，所有系統(tǒng)程序和參數(shù)都首先存入磁盤，在聯(lián)機(jī)后再下載到PLC系統(tǒng)中。

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