淺論變頻器在工廠控制系統中的應用

張建平

【摘 要】隨著我國社會經濟和科技水平的不斷發展，變頻技術也得到飛速發展，憑著其操作簡單、體積小、功能全面、抗干擾強、變頻效果好等特點，在各行各業得到廣泛地應用。工廠控制系統對整個車間的生產發揮著重要作用，而變頻器作為工廠控制系統中的一個基本組成部件之一，在工廠的整個生產環節起著舉足輕重的作用。本文介紹了工廠控制系統的基本組成、工作方式，說明和探索了變頻器在電廠控制系統中的功能與應用。

【關鍵詞】變頻器 工廠控制系統 應用

當今的工廠控制系統主要由PLC、NT（工業觸摸屏）、變頻器、重量檢測機構和各種執行機構等組成。變頻器作為工廠控制系統中的組成部分之一，在工廠生產中的調速、節能、自動調節等方面起著重要的作用，表現出了明顯的優越性，使得工廠控制系統的調節控制功能更加完善，從而提高工廠的生產工作效率。

1 工廠控制系統概況

1.1工廠控制系統基本組成

工廠控制系統主要由可編程控制器（PLC）、工業觸摸屏（NT）、變頻器、重量檢測機構、轉速檢測機構及各種執行機構等組成。

1.2工廠控制系統的控制方式

（1）遙控方式。工廠控制系統中的遙控方式是其主要的工作方式。工廠控制系統中的遙控方式是相對于DCS主控室而言，即工廠中操作人員選擇“遙控方式”時，工廠中相關設備則就按照請求，實現工廠中相關控制。

（2）停止方式。工廠控制系統工作中的停止方式是指讓工廠中所運行的相關機械設備等停止運行。工廠控制系統中的停止控制主要有兩種方法：一是主控室發出一個給工廠中正在運行相關機械設備停止信號；二是在就地控制柜的觸摸屏上選擇“停止方式”。

（3）就地方式。工廠控制系統工作中的就地方式是一種就地調節工廠中相關機械設備的運行工作方式。當工廠中相關操作人員選擇“就地方式”時，其中的相關機械設備就會按照所設定的方式（比如速度）進行運行。

2 變頻器概況

所謂變頻器，就是指利用電力半導體器件的通斷作用，將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，從而實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因素等功能。

隨著近幾年的科技水平的不斷提高，變頻器得到快速發展，其具有操作簡單、體積小、功能全面、抗干擾強、變頻效果好等特點，在各行各業得到廣泛地應用，尤其是在工廠的矢量控制技術方面。另外，在工廠中，不僅在節能和軟起動方面需要變頻器，而且在一些精確控制流量、壓力及液位的場所也需要采用變頻器來進行控制。

3 變頻器在“工廠”控制系統中的應用

3.1對工廠中相關壓力的控制

在工廠控制系統中，變頻器能夠對一些設備進行調節（比如對一些工廠中的換熱器恒壓補水調節進行控制），從而達到對生產壓力的控制。具體控制情況如下：首先對變頻器進行設置，即通過對AI1＼AI2參數和代碼4019、4020給定值選擇設定，以及根據恒定的給定值，對達到壓力目標值進行預先設定，PI遠傳壓力表做為實測值與目標值的差值，通過PID作用即可實現就地變頻壓力自動調節。這樣就能夠實現變壓器自動調節恒壓補水，實現對生產所需壓力的調節和控制作用。

3.2對工廠中節能的控制作用

在一些工廠中，由于設備設計不合理，導致能源消耗較大，不利于工廠中的生產效率。比如在對電力工程中，可以采用一臺型號ACS800-01-0016-3+P901型的變頻器和一件型號為UHZ-50/0 具有遠傳功能的磁性液位計對疏水箱液位實施控制。首先，將遠傳信號接入ACS800-01-0016-3+P901型的變頻器作為實測值，與所設定的內部設定值進行比較和運算，然后再對水泵流量的輸出量進行控制，這樣就達到了疏水箱液位控制的目的。通過變頻器對疏水箱液位進行控制，可以將低位水箱中的水抽到補水箱中，對水進行循環利用，這樣就極大的提高了電廠的經濟效益。

3.3對工廠中水位的精確控制

一般情況下，在工廠中的每臺機組均配置有兩臺凝結水泵，一臺用于運行使用，一臺用以備用。但是工廠中是凝結水泵在運行中存在三個問題：一是在不同的負荷作用下，凝結水泵都會在額定功率下運行，這樣就會造成大量電能的耗損；二是在凝結水泵的實際運行中，對凝結水再循環門的開度一般控制在90%左右，然而其理論計算耗能約為30%～50%，這樣說明對凝結水再循環門既不容易控制，又存在很大的浪費；三是由于凝結水泵采用的是工頻直接起動，瞬間所需的電流大，這樣對工廠中相關設備帶來很大的損傷。

采用變頻器對凝結水泵進行進行控制，又能夠有效地改善以上存在的問題。當凝結泵正常運行時，水位的設定值可以通過變頻器控制盤數字化進行設定，可以通過PID調節功能塊對凝結水泵的轉速進行自動調節，從而維持水位；當凝結泵變頻工作到50Hz，并且DCS發出高水位報警信號時，變頻器就會控制柜在收到DCS送來的信號，自動地投入另一臺凝結泵工作。另外，可以指定兩臺凝結水泵中的任何一臺作為變頻泵的主運行泵，另一臺泵則為備用。當變頻控制柜在收到DCS送來的啟動信號時，就能夠自動地啟動相應水泵進行運行，達到對兩臺水泵的控制作用。比如當遇到異常情況時，只需要在變頻控制柜本體按下緊急停機按鈕，就可以停止相應凝結泵的運行，并且能夠快速、自動地啟動另外一臺凝結泵開始運行。另外，應該注意確保凝結水母管壓力不低于0.83MPa，并且將變頻器設置為最低運行頻率40HZ即可，這樣變頻器就能對水位以頻率40～50Hz范圍內進行自動地調整。

4 結語

總而言之，隨著我國科技水平的不斷發展，變頻技術也得到飛速發展，變頻器的越來越多的功能得到研究、開發和應用。在工廠中，充分應用變頻器對其進行節能改造，已經得到廣泛關注、重視和接受。可以說，在工廠控制系統中應用變頻器，可以給工廠帶來更好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]劉建，童國華.變頻器在電廠鍋爐給水電氣控制系統上的應用[J].江西煤炭科技，2011（03）.

[2]喬東凱.變頻器在工廠控制系統中的應用[J].煤礦機械，2009（02）.