PLC控制變頻器的應(yīng)用

張海龍　李穩(wěn)

摘要：現(xiàn)階段我國的全面改革發(fā)展過程中，在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展上也有著很大的進(jìn)步，一些新的技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)生活當(dāng)中的應(yīng)用也愈來愈廣泛。電力電子技術(shù)的發(fā)展使得變頻技術(shù)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的作用發(fā)揮愈來愈大，而一些新型的PLC控制變頻器的出現(xiàn)，就使得變頻技術(shù)的應(yīng)用得到了優(yōu)化發(fā)展?；诖?，本文主要就變頻器的主要結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)的原理加以詳細(xì)分析，然后結(jié)合實(shí)際對(duì)硬件設(shè)計(jì)和PLC編程以及PLC性能特征進(jìn)行詳細(xì)分析，最后對(duì)PLC的工程應(yīng)用問題和實(shí)際的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究，希望能通過此次對(duì)PLC控制變頻器的理論研究，對(duì)其實(shí)際的應(yīng)用效率提升起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：變頻器 PLC 應(yīng)用

引言

變頻器的實(shí)際應(yīng)用過程中，在變頻器調(diào)速技術(shù)方面的應(yīng)用是最為基礎(chǔ)性的應(yīng)用領(lǐng)域，涉及到的內(nèi)容也比較廣泛。具體的工作過程中，就能夠?qū)⒐ぷ魅蝿?wù)得以高效率的完成，可編程控制器的應(yīng)用過程中，就能將生產(chǎn)效率得到有效提升。在當(dāng)前的PLC控制變頻器在電廠中的應(yīng)用，以及在水工業(yè)中的應(yīng)用等，都有著顯著的作用發(fā)揮，這些方面對(duì)應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展就能起到積極促進(jìn)作用。

一、變頻器的主要結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)的原理分析

（一）變頻器的主要結(jié)構(gòu)分析

從實(shí)際發(fā)展情況來看，變頻器的類型是比較多樣的，從變頻器的構(gòu)成來看，其主要是通過控制電路以及整流回路和逆變器等諸多方面所組成的。每個(gè)構(gòu)成部分都有著其獨(dú)特的作用發(fā)揮。如在整流回路的構(gòu)成方面，主要就是通過二極管以及晶閘管所構(gòu)成的，其主要的作用就是將工頻電源變成直流，為能對(duì)電壓的波動(dòng)得到有效的控制，就要能夠通過直流電抗以及電容來對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行吸收，這一作用的發(fā)揮就使得變頻器的功能能得以良好的呈現(xiàn)。

而在制動(dòng)組件的構(gòu)成要素方面，變頻器需要制動(dòng)組件對(duì)電機(jī)的二四象限實(shí)施制動(dòng)，在組件上所采用的就是制動(dòng)電阻這一形式。在電壓升到了一定值的時(shí)候，在控制電路方面就會(huì)使得制動(dòng)部分晶體管導(dǎo)通，再生的能量相對(duì)比較大的時(shí)候，在控制單元以及電阻單元就會(huì)進(jìn)行分別的設(shè)置，通過可逆變頻器的應(yīng)用，就能促使電機(jī)的四象限進(jìn)行良好的運(yùn)行。

另外，對(duì)于PLC控制變頻器要件中的逆變器要件也是比較重要的構(gòu)成部分，其主要是通過晶閘管以及大功率晶體管等構(gòu)成的。在現(xiàn)階段的電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，一些能夠自關(guān)斷的元件應(yīng)用就相對(duì)比較廣泛化，新型的調(diào)壓以及調(diào)頻綜合控制技術(shù)的逆變器應(yīng)用作用就得到了充分發(fā)揮。在調(diào)節(jié)的方案過程中主要是通過脈寬調(diào)制技術(shù)，進(jìn)而來對(duì)不同正弦基波電壓加以調(diào)整（如下圖所示）。通過這一調(diào)制的方式，能夠?qū)ο到y(tǒng)功率因數(shù)得到有效的改善，這就能夠在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面得以加快，技術(shù)指標(biāo)也能得到有效改善。

除此之外，PLC控制變頻器的要件中保護(hù)回路以及控制回路也是比較關(guān)鍵的內(nèi)容。這些要件都是對(duì)控制變頻器的功能充分發(fā)揮起到支持作用的。

（二）PLC變頻器的控制系統(tǒng)的原理分析

PLC變頻控制器主要是通過存儲(chǔ)器以及中央處理機(jī)和輸入接口電路等所組成的，這一控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)比較多，在實(shí)際工作中又有著和微機(jī)所不同之處，在工作方式上來看，PLC主要就是通過循環(huán)掃描方式進(jìn)行的。在程序上是按照先后順序進(jìn)行存放的，其中的CPU也是從首個(gè)指令進(jìn)行對(duì)相應(yīng)程序加以執(zhí)行的，在結(jié)束之后才進(jìn)行返回，從而進(jìn)行循環(huán)。在進(jìn)行實(shí)際工作過程中，對(duì)程序掃描前要進(jìn)行故障自診斷程序，一切正常情況下就會(huì)進(jìn)一步的進(jìn)行掃描。然后就是執(zhí)行通信請(qǐng)求，接到相應(yīng)的請(qǐng)求之后加以處理，將信息進(jìn)行發(fā)送到編輯器來進(jìn)行顯示。

另外，中央處理器的功能發(fā)揮方面，主要是對(duì)輸入端實(shí)施掃描，然后將指令進(jìn)行調(diào)出和執(zhí)行，把正確的結(jié)果進(jìn)行輸送到狀態(tài)寄存器當(dāng)中。在對(duì)指令完成后，就要能夠?qū)⑤敵鰻顟B(tài)寄存器狀態(tài)輸出的一些部件加以轉(zhuǎn)換，通過被控設(shè)備來對(duì)電壓以及電流信號(hào)進(jìn)行接受。通過這些程序的執(zhí)行實(shí)施之后，就能夠完成一個(gè)完整的工作程序。PLC控制變頻器系統(tǒng)主要是通過循環(huán)掃描方式進(jìn)行實(shí)施的，這也是和微機(jī)系統(tǒng)有著不同之處。

二、硬件設(shè)計(jì)和PLC編程以及PLC性能特征分析

（一）硬件設(shè)計(jì)和PLC編程分析

在對(duì)變頻器的硬件設(shè)計(jì)以及編程的相關(guān)內(nèi)容方面，組態(tài)如那件是比較重要的。這是通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集以及過程控制的應(yīng)用軟件，也是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層的軟件平臺(tái)以及開發(fā)環(huán)境下，在組態(tài)方式上比較靈活的自控監(jiān)控軟件。在這一應(yīng)用目標(biāo)上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，就要能充分注重編程工作的科學(xué)完善化實(shí)施。編程的內(nèi)容比較復(fù)雜化，并且有著很長的周期，稍不注意就會(huì)出現(xiàn)問題，在工期上就很難得以保證。而在組態(tài)軟件的應(yīng)用下，就能對(duì)這一問題得到有效的解決，在工作的效率上能得到有效提升。其中在對(duì)開環(huán)控制設(shè)計(jì)以及編程中，通過這一方式對(duì)電機(jī)的調(diào)速來進(jìn)行有效控制，并要能結(jié)合相應(yīng)的控制思想，將編程分成幾個(gè)重要的部分，這樣就能夠在編程的質(zhì)量上得到有效保證。還有是在閉環(huán)控制設(shè)計(jì)過程中，就能將速度信息反饋給輸入，這樣就能在光電編碼器以及PLC的基礎(chǔ)上對(duì)速度測量得以實(shí)現(xiàn)。然后要注重試驗(yàn)調(diào)試，根據(jù)下表的規(guī)律來實(shí)施先比例以及再積分和微分的步驟進(jìn)行（如下圖）。

（二）PLC性能的主要特征分析

由于不同的PLC控制變頻器，在性能特點(diǎn)上也是有著不同的。如有著控制變頻器對(duì)各行業(yè)都能夠適用，在各場合檢測以及檢測控制方面，都能夠有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在性價(jià)比上比較高。例如S7-200就是這樣一種性能良好的變頻器，能夠和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效連接，從而來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化控制功能，在集散自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中的功能發(fā)揮更加的強(qiáng)大。在主要的特征體現(xiàn)上，能夠在指令方面豐富化，有著較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性特征，以及在擴(kuò)展的模塊上也比較的豐富化。還有在S7-300這一變頻器方面，有著多種規(guī)格的處理器，系統(tǒng)也能通過獨(dú)特導(dǎo)軌加以安裝，并有著比較高速的指令處理，能有效滿足快速程序的控制要求。對(duì)于不同類型的PLC控制變頻器，在特征的體現(xiàn)上也會(huì)有著不同。

三、PLC的工程應(yīng)用優(yōu)化策略探究

對(duì)PLC進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用過程中，要能注意一些問題，要能對(duì)PLC輸入點(diǎn)數(shù)方法要能得以減少。在這一過程中就要能充分注重分組輸入，對(duì)自動(dòng)以及手動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)面，要將不同的程序控制進(jìn)行分別執(zhí)行。在輸入觸點(diǎn)的合并方面要加強(qiáng)重視，對(duì)于一些相應(yīng)的功能圖相同觸點(diǎn)實(shí)施并聯(lián)以及串聯(lián)，在系統(tǒng)輸入信號(hào)的設(shè)置過程中，也要能設(shè)置在PLC外面，將其在外部硬件電路當(dāng)中進(jìn)行引入。而對(duì)于外部的線路相對(duì)比較復(fù)雜化的，就要能夠通過梯形圖加以應(yīng)用，以及要能對(duì)PLC的輸出點(diǎn)數(shù)方法進(jìn)行有效減少，通過外部元件觸點(diǎn)的應(yīng)用，可通過輸出點(diǎn)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)不同要求負(fù)載進(jìn)行控制。在控制系統(tǒng)當(dāng)中的一些獨(dú)立部分相對(duì)比較簡單化，就可通過繼電器的運(yùn)用對(duì)線路實(shí)施有效的控制。

再者，要注重對(duì)供電系統(tǒng)安全性能有效保證。其中電源是對(duì)PLC干擾的重要因素，供電設(shè)計(jì)過程中要能科學(xué)合理化的呈現(xiàn)，可通過適用隔離變壓器供電系統(tǒng)的應(yīng)用，以及對(duì)UPS供電系統(tǒng)加以應(yīng)用。還可通過雙電源供電系統(tǒng)的良好應(yīng)用，以及通過PLC接地措施的有效實(shí)施，防止輸入以及輸出信號(hào)干擾等。這些方面的措施實(shí)施，都能夠在PLC控制變頻器應(yīng)用的效果上良好呈現(xiàn)。

另外，要能對(duì)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性得到有效保障。要能不斷的對(duì)PLC控制系統(tǒng)環(huán)境實(shí)施改善，從具體的措施實(shí)施上，就可通過高溫設(shè)計(jì)處理的方法應(yīng)用，要將環(huán)境溫度比極限值要低?？蓪?duì)盤以及柜內(nèi)進(jìn)行設(shè)置冷氣機(jī)和風(fēng)扇等，這樣就能起到良好的降溫作用，只有將通風(fēng)以及散熱的措施得到了有效科學(xué)的實(shí)施，就能在溫度控制的效果上良好呈現(xiàn)。還可通過低溫設(shè)計(jì)處理的方式加以應(yīng)用，通過加熱器的設(shè)置，就能起到自動(dòng)控制溫度的作用。

除此之外，要能在PLC的防雷策略的實(shí)施方面得以重視。主要是因?yàn)槔讚魡栴}對(duì)這一系統(tǒng)的破壞性極大，在計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通訊技術(shù)的應(yīng)用下，自動(dòng)化程度也愈來愈高，在受到雷擊下就會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)帶來決定性的危害，主要就是能夠?qū)υ骷?huì)燒毀，對(duì)控制系統(tǒng)也會(huì)造成損害。在具體的措施實(shí)施上，就要能夠?qū)⑴潆娤到y(tǒng)的措施，以及通訊線和天饋線的避雷方式加以應(yīng)用，這就能起到良好的防雷效果。

將PLC控制變頻系統(tǒng)在凈水運(yùn)水當(dāng)中加以應(yīng)用就能起到良好的作用。設(shè)計(jì)過程中將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及控制流程和信號(hào)傳輸關(guān)系等都要能得到有效完善化，形成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)用過程中才能起到積極作用。

四、結(jié)語

綜上所述，對(duì)PLC控制變頻器的實(shí)際應(yīng)用，就要能充分重視應(yīng)用方法的科學(xué)性，只有從這些基礎(chǔ)性的方面得到了充分重視，才能保障變頻器的作用得到充分有效的發(fā)揮。對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展才能起到促進(jìn)作用，此次主要從變頻器的一些理論層面進(jìn)行了探究，希望能有助于實(shí)際發(fā)展，為我國的各生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展水平提升有所推動(dòng)。