基于PLC和變頻器的電機控制技術分析

內蒙古自治區鄂爾多斯生態環境職業學院 內蒙古 鄂爾多斯 017010

引言

在自動化產品快速發展的今天,同樣的功能可以通過多種方式實現。舉例來說,有很多方法可以實現對許多設備的定位控制。單片機與伺服系統相結合的位置控制部分,PLC具有高速脈沖輸出功能,伺服系統與定位裝置配合使用。但不同的定位控制系統其特點不同,成本也各不相同,因此應根據不同設備對精度和響應速度的要求,選擇合適的定位控制系統,以獲得最佳的性能性價比。采用可編程控制器的高速計數器和變頻器通信功能,實現位置控制是經濟有效的方法。

一、相關技術背景簡介

變頻具有效率高,范圍寬,精度高等特點。最早提出電壓型逆變器,后來發展到電流型、脈寬調制等逆變器。當前的主要方案是頻率轉換率,調制系統包括正交頻變速度、正交頻變速度、同步電動機的自動調頻速度、正弦波脈寬調制(SPWM)、矢量調制、功率半導體轉換器調制、電機調制、控制檢測等。三者相互依存,共同實現高精度、使用方便性,低扭矩脈沖,低噪聲,無傳感器,小尺寸等交流傳輸性能指標。變頻速度快,具有范圍廣、光滑度好、機械特性硬等優點。等速或等速轉矩容易實現。

PLC全名為ProgrambleController,可編寫邏輯運算,順序控制,定時,計數,算術運算等程序。它是一種指令序列形式的存儲器,它通過模擬、數字等輸入輸出元件,根據存儲器中的控制內容,對生產設備和生產過程進行控制。典型的PLC組通常包括CPU模塊、電源模塊和若干I/O可插底板模塊。附加配置中,還可以包括操作者界面、電腦顯示器、通訊模塊、軟件等特殊功能模塊。本系統具有安裝方便,占用空間小,能耗低等特點,可應用于手持式故障診斷指示器中,其他項目可重復使用。專注于PLC的功能,如運行速度、接口類型、數據處理能力等,這一點已經得到了很大的改善,但PLC仍保留著其原始的設計原則[1]。

二、系統的構成

本實用新型通過人機界面簡單地設置了PLC中寄存器的插件,便于與人進行交互,操作頻率可在人機界面上直接顯示。該系列PLC包括兩個通信接口。COM1為RS232,commp2為RS485。對應于MODBUSASCII/RTU通信格式。通信費可以達到1152bps的上限。因此,無需擴展模塊。另外,DVP系列PLC提供了專門用于ModbusASCII/RTU模式的通信命令,無需極大地簡化通信程序,可進行復雜的驗證碼計算,或使用復雜的命令形式,如串行數據傳輸命令rs,Delta的VFD系列INver數據具有獨立的RS-485串行通信接口,符合MODBUSASCII/RTU通信格式(不包括VCCD-FDa系列)。

三、變頻器的選型

(1)負荷型調速裝置的選用。由于負載變化越小,期望速度的變化就越小,系統的運行就越穩定,所以負載的大部分就越小,機械性能就越好。但是,有些負荷需要像電車和電梯這樣柔軟的機械特性。如負荷過大,速度會自動減慢,以求安全。

(2)考慮經濟轉型、設備投資和雙方的利益。二是選擇適合于系統調速的調速設備,如風機、泵等通用調速節能設備,一般選用v/f型SPMW(正弦波脈寬調制)通用變頻設備。逆變器沒有選擇矢量控制或直轉矩控制。啟動轉矩大,速度快,請選用矢量逆變器或直接轉矩控制。在對運轉裝置扭矩進行測量時,若直接選擇扭矩控制的逆變器,可將其輸出的扭矩作為測量參數,直接測量。在設備性能價格比方面,當價格接近時,應選擇性能較好的變頻器；另外還必須考慮到調速系統的失靈問題。由于馬達本身,調速系統故障導致生產設備停機,維修,因此損失可超過調速裝置本身價格的幾倍。在選型時,應充分考慮變頻裝置的性能和可靠性,而僅考慮其價格因素是片面的。

四、多電機控制系統的分析與設計

伴隨著控制理論的不斷創新和技術的不斷發展,各種電機同步控制方案應運而生。有以下幾種主要的操作方法。每種調速系統都是在給定同一信號的基礎上,采用并行方式實現的。這種方法很容易實現。具有良好的跟蹤性能,但在電機負荷變化時會產生一定的速度誤差。該方法依據相同信號的串聯運行方式,以前向電動機的旋轉速度作為后向電動機的轉速。這種控制線路,雖然簡單,但在步進式輸入式恒流升降啟動階段,后輪電機的轉動速度稍慢。本發明基于補償原理,通過將主、從動電機的預置信號或原電機的轉速輸出作為下一次電機的轉速供給,通過補償器將主、從動電機的預置信號或原電機的轉速輸出作為下一次電機的轉速供給,比較了從動電機的轉速輸出量與從動電機的轉速輸出量。采用PLC實現速度同步；該補償方法改善了同步跟蹤性能和穩態性能,提高了多電機同步系統并行運行的抗干擾能力。串行多電機同步系統提高了旋轉速度補償性能,改善了同步跟蹤性能和抗干擾能力。精度高、可靠性好、可同步運行。該方法具有可靠性高,成本低,多電機同步控制實用等優點。

首先,它是串聯的。原電機為主電機,后改為2930電機為從屬電機,其余為主電機和從動電機。對于前輪電機,從前輪到后輪的電機是主電機。除末級電機外,所有電機均可作為主電機。一臺電動機的負荷干擾對前一臺沒有影響。只能影響后面的發動機。拆卸主電機后,對后續各電機的同步速度與前一次電機進行比較。二是并行處理。相對于主電機速度,總電機速度達到同步。以2臺電機為例,根據補償原理,結合現場情況,采用同步控制方式。如需擴大電機,可用相關方法擴大內部備用。采用串行、并行電機控制；

五、變頻調速系統的類型

1.按應用的場合。高壓高頻輸出變頻調速裝置。巨型電船和礦車卷起的特殊載荷一般由高壓電機驅動。在解決諧波污染等問題的同時,該變頻調速系統還應注意開閉管路的耐壓、耐耗問題。為滿足生產設備和公共設施生產過程的需要或滿足人們舒適的乘坐感受,必須根據預定曲線,增加輸送帶、地鐵、電梯等。家電方面,由于采用了空調的頻率變換、冰箱的頻率改變等低頻動作方式,所以壓縮機不需要重復起動,從而延長了壓縮機時間。從壽命方面,解決了壓縮機起動頻繁、噪音大的問題,節省了能源。如前所述,在適用的情況下,如果將其歸類為一個系統,其外延并未得到充分確定。

2.按變頻原理。根據濾波方式的不同,可以分為電容濾波或電感濾波,電壓型和電流型。驅動馬達類型：異步馬達FM系統。異步電動機廣泛應用于生產實踐中,有很多需要調節的工況。采用頻率變換法進行調速,其差動功率基本不變,效率較高。二是同步電機FM系統。頻率轉換速度只能由固定轉子來實現。在變頻調速模式下,變頻調速可以分為自控變頻和受控變頻兩種。

六、結束語

本文所研究的多電機控制系統主要思路是由一臺PLC來控制多臺變頻器從而達到多電機的控制,但是隨著變頻調速技術的發展,變頻器都能夠實現一拖二甚至更高的功能,這樣的話一臺變頻器就能夠帶動多臺電機運轉,從這方面著手在一定場合中也有一定的研究意義。