PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用研究

趙桐

【摘 要】由于受到電氣自動(dòng)化設(shè)備自身?xiàng)l件的限制，傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)常無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。如：無(wú)法將水壓系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率控制到最佳狀態(tài)，無(wú)法將照明系統(tǒng)的照明量按需求提供給需求方等。PLC變頻節(jié)能技術(shù)能夠?qū)鞲衅骷夹g(shù)、實(shí)時(shí)控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)通信技術(shù)有效融合在一起，保證電氣自動(dòng)化設(shè)備的節(jié)能效果達(dá)到最理想的狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】PLC變頻節(jié)能技術(shù)；電氣設(shè)備；自動(dòng)化設(shè)備；

近幾年來(lái)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)者開(kāi)始對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備中的節(jié)能率管理加以重視，電氣自動(dòng)化的節(jié)能處理是基于電氣辦公設(shè)備方面的節(jié)能控制管理，以及電氣通信設(shè)備的控制管理。在保證電氣自動(dòng)化設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，如何最大程度減少能量損耗是需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題。

一、PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.應(yīng)用簡(jiǎn)單方便。PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備控制中的應(yīng)用較為簡(jiǎn)便，這是其最大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，具體來(lái)看，PLC變頻節(jié)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，并不需要與其他電氣設(shè)備之間建立起實(shí)際聯(lián)系，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制，能夠有效保障電氣設(shè)備的控制效率，還能夠在一定程度上降低能源的消耗，降低設(shè)備系統(tǒng)安裝工作的難度。同時(shí)，將PLC變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化設(shè)備的控制系統(tǒng)，其向工作人員所呈現(xiàn)的操作界面的風(fēng)格較為簡(jiǎn)潔，控制指令可謂一目了然，便于工作人員快速熟悉其具體操作流程，降低操作失誤風(fēng)險(xiǎn)，保障系統(tǒng)操控效果。

2.可靠性較高。PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用，主要是依靠其內(nèi)部大面積的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)抗干擾處理工藝的綜合應(yīng)用，能夠有效保障電氣自動(dòng)化設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的可靠性。而在實(shí)際工作中，工作人員為了提升電氣設(shè)備硬件部分的抗干擾性能，大多會(huì)針對(duì)輸入電路、電源與輸出電路、電源等進(jìn)行單獨(dú)的接口設(shè)置，降低其干擾威脅。同時(shí)，還會(huì)采取屏蔽內(nèi)部電源與穩(wěn)壓措施等來(lái)保障電氣自動(dòng)化設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的節(jié)能與穩(wěn)定。此外，工作人員在實(shí)際工作中，針對(duì)惡劣環(huán)境中的可編程控制器還可以進(jìn)行必要的密封處理、接地處理等，或是為其安裝抗震外殼等，降低外界因素對(duì)其運(yùn)行的干擾，最大限度的保障其能夠安全運(yùn)行。

二、PLC變頻節(jié)能技術(shù)原理

1.PLC技術(shù)。其是一種通過(guò)編程邏輯而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的控制器，其同時(shí)也是基于電力線傳輸數(shù)據(jù)與話音信號(hào)而實(shí)現(xiàn)的一種通訊方式。這一技術(shù)最早研發(fā)自上世紀(jì)六十年代的美國(guó)，其最初是由通用汽車公司研發(fā)出來(lái)的，并逐漸應(yīng)用于實(shí)際工作中。在當(dāng)時(shí)，PLC技術(shù)只具備順序控制功能，適用范圍較小。隨著時(shí)代的發(fā)展，直至上世紀(jì)八十年代，PLC技術(shù)才具備了函數(shù)運(yùn)算與高數(shù)運(yùn)算等計(jì)算功能，提升了控制系統(tǒng)的功能。而當(dāng)前電氣自動(dòng)化模式中就涵蓋了PLC技術(shù)的可編程邏輯控制的特征。在實(shí)際工作中，人們只需要根據(jù)實(shí)際要求與電氣設(shè)備特點(diǎn)等，來(lái)對(duì)控制程序進(jìn)行提前編寫，并將其與控制設(shè)備進(jìn)行連接操作，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)控制電氣設(shè)備的目標(biāo)。這樣一來(lái)，工作人員就能夠連續(xù)操控電氣設(shè)備，對(duì)電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種突發(fā)狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并編寫出相應(yīng)的操作處理程序，以便實(shí)際發(fā)生時(shí)，工作人員能夠及時(shí)對(duì)其進(jìn)行有效處理，為電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠運(yùn)行奠定良好基礎(chǔ)。

2.變頻技術(shù)。變頻技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)對(duì)電流頻率的改變來(lái)對(duì)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)進(jìn)行控制，而這種頻率的改變并不需要額外的附加轉(zhuǎn)差損耗，能夠提升電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平，是一種較為先進(jìn)的調(diào)速技術(shù)。而變頻技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵就在于變頻器，其是由整流器、直流環(huán)節(jié)與逆變器以及控制電路等共同構(gòu)成的，其中整流器的效用主要是對(duì)交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)變，直至成為直流電。而直流環(huán)節(jié)的效用則主要體現(xiàn)在濾波功能上，逆變器的實(shí)際應(yīng)用主要是針對(duì)直流電而言的，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽仡l率的交流電，并直接傳輸給電動(dòng)機(jī)。因此，逆變器可謂變頻器實(shí)際運(yùn)行的核心所在。而變頻節(jié)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用則能夠有效解決以往傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)一直保持額定頻率運(yùn)行而導(dǎo)致的能源浪費(fèi)，能夠有效保障電氣設(shè)備能夠穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

三、PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的具體應(yīng)用

1.在采煤機(jī)中的應(yīng)用。采煤機(jī)綜合性比較強(qiáng)，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)組成以及技術(shù)組成等方面，這種錯(cuò)綜復(fù)雜性也決定了其消耗電能比例較大性。若使采煤機(jī)更加現(xiàn)代化、機(jī)械化，相關(guān)人員還要將其與變頻節(jié)能技術(shù)結(jié)合起來(lái)。該種技術(shù)不僅會(huì)使采煤機(jī)的運(yùn)行速度受到調(diào)控，使能源消耗量減至最低，還會(huì)促使采煤機(jī)運(yùn)行安全系數(shù)提高，如此采煤機(jī)生產(chǎn)效率也會(huì)得到提高。為了減少煤礦的生產(chǎn)成本，煤礦企業(yè)一般會(huì)從變頻器類型方面入手，選擇能減少采煤機(jī)能耗量和故障的能量回饋性四象限變頻器，結(jié)合了這種裝置的采煤機(jī)生產(chǎn)效率會(huì)更高。

2.在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用。風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用在礦井中，為礦井內(nèi)部進(jìn)行通風(fēng)換氣，礦井內(nèi)部的作業(yè)完成程度不同，對(duì)風(fēng)機(jī)的速度要求也不同，所以風(fēng)機(jī)要時(shí)刻處于更新?tīng)顟B(tài)，以使風(fēng)機(jī)滿足速度、范圍以及精度等方面的要求。更新的風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中也需要維修，頻繁維修會(huì)造成大量成本。基于此，相關(guān)人員有必要將變頻節(jié)能技術(shù)與風(fēng)機(jī)結(jié)合起來(lái)，使風(fēng)機(jī)更加節(jié)能有效。風(fēng)機(jī)中的變頻技術(shù)是在原電機(jī)調(diào)速技術(shù)上集成其他信息技術(shù)和控制技術(shù)的綜合技術(shù)，所以其不僅能對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率形成控制作用，還會(huì)對(duì)能源消耗量進(jìn)行控制，在該技術(shù)運(yùn)用中，風(fēng)機(jī)可以自行調(diào)速，不需要更換，所以維修成本也會(huì)降低。風(fēng)機(jī)一直處于正常運(yùn)行狀態(tài)，而不是頻繁開(kāi)啟關(guān)閉，則開(kāi)啟關(guān)閉消耗的巨大能量也會(huì)得到節(jié)約。另外風(fēng)機(jī)在閉環(huán)控制中，也會(huì)有效減少能源消耗。

3.在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用。帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)力一般為摩擦力，其在煤礦機(jī)電設(shè)備中，則以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，以摩擦力為牽引力，該種裝置主要采用軟啟動(dòng)方式，在該種方式中，工頻電流在拖動(dòng)牽引中起著重要作用。雖然會(huì)使物料正常運(yùn)輸，但在運(yùn)輸中，物料與輸送機(jī)皮帶的磨損以及皮帶與設(shè)備之間的磨損都會(huì)縮短該裝置的使用期限。嚴(yán)重情況下，皮帶不會(huì)保持完好無(wú)損狀態(tài)，甚至?xí)l(fā)生斷裂。在選擇變頻節(jié)能技術(shù)后，變頻器會(huì)對(duì)電機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下的電流量進(jìn)行控制，使多余的電流能進(jìn)入電網(wǎng)，避免產(chǎn)生副作用。如此設(shè)備也不會(huì)發(fā)生溫度飆升過(guò)高現(xiàn)象。變頻節(jié)能技術(shù)的節(jié)能主要體現(xiàn)在電機(jī)調(diào)速過(guò)程中，轉(zhuǎn)速會(huì)根據(jù)該裝置的負(fù)荷率變化而變化，直至處于經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行狀態(tài)。這會(huì)使設(shè)備磨損減輕。變頻節(jié)能技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)為可以使設(shè)備實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，如此設(shè)備便可以改善原來(lái)的啟動(dòng)模式，以降低開(kāi)啟消耗電流。變頻器在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用，還可以對(duì)該裝置的電路起到保護(hù)作用，使其免于發(fā)生過(guò)流或短路等問(wèn)題。

4.在提升機(jī)中的應(yīng)用。提升機(jī)主要通過(guò)改變勢(shì)能，來(lái)使設(shè)備可以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。將其與變頻技術(shù)結(jié)合在一起，主要對(duì)設(shè)備的速度進(jìn)行調(diào)整控制，使作業(yè)人員以及物料上下運(yùn)行安全得到保障。在提升機(jī)變頻技術(shù)應(yīng)用方面，相關(guān)人員不僅使用了四象限變頻器，還對(duì)提升機(jī)本身進(jìn)行了改善，使其具有防爆功能。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)的信息控制技術(shù)，提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程受控力度會(huì)更大，提升機(jī)輸出和輸入過(guò)程的作用效果也會(huì)很顯著。

5.在主排水泵中的應(yīng)用。主排水泵應(yīng)用了變頻技術(shù)后，其運(yùn)行速度得到調(diào)控，操作變得更加簡(jiǎn)潔，在運(yùn)行中，也不需要頻繁啟停，如此這兩種狀態(tài)下消耗的電量可以得到節(jié)約。另外變頻技術(shù)還可以對(duì)主排水泵形成保護(hù)作用，使該種設(shè)備正常高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]王桂全.電氣自動(dòng)化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析.2017.

[2]李思丞.PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的運(yùn)用探討.2018.

（作者單位：天津海航東海岸發(fā)展有限公司）