PLC控制變頻器的應用

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，在科學技術的發(fā)展上也有著很大的進步，一些新的技術在實際生產(chǎn)生活當中的應用也愈來愈廣泛。電力電子技術的發(fā)展使得變頻技術在電機驅(qū)動領域的作用發(fā)揮愈來愈大，而一些新型的PLC控制變頻器的出現(xiàn)，就使得變頻技術的應用得到了優(yōu)化發(fā)展?；诖?，本文主要就變頻器的主要結(jié)構以及控制系統(tǒng)的原理加以詳細分析，然后結(jié)合實際對硬件設計和PLC編程以及PLC性能特征進行詳細分析，最后對PLC的工程應用問題和實際的應用進行詳細探究，希望能通過此次對PLC控制變頻器的理論研究，對其實際的應用效率提升起到促進作用。

關鍵詞：變頻器 PLC 應用

引言

變頻器的實際應用過程中，在變頻器調(diào)速技術方面的應用是最為基礎性的應用領域，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ぷ魅蝿盏靡愿咝实耐瓿?，可編程控制器的應用過程中，就能將生產(chǎn)效率得到有效提升。在當前的PLC控制變頻器在電廠中的應用，以及在水工業(yè)中的應用等，都有著顯著的作用發(fā)揮，這些方面對應用行業(yè)的發(fā)展就能起到積極促進作用。

一、變頻器的主要結(jié)構以及控制系統(tǒng)的原理分析

（一）變頻器的主要結(jié)構分析

從實際發(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。每個構成部分都有著其獨特的作用發(fā)揮。如在整流回路的構成方面，主要就是通過二極管以及晶閘管所構成的，其主要的作用就是將工頻電源變成直流，為能對電壓的波動得到有效的控制，就要能夠通過直流電抗以及電容來對脈動電壓進行吸收，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)。

而在制動組件的構成要素方面，變頻器需要制動組件對電機的二四象限實施制動，在組件上所采用的就是制動電阻這一形式。在電壓升到了一定值的時候，在控制電路方面就會使得制動部分晶體管導通，再生的能量相對比較大的時候，在控制單元以及電阻單元就會進行分別的設置，通過可逆變頻器的應用，就能促使電機的四象限進行良好的運行。

另外，對于PLC控制變頻器要件中的逆變器要件也是比較重要的構成部分，其主要是通過晶閘管以及大功率晶體管等構成的。在現(xiàn)階段的電力電子技術的不斷發(fā)展過程中，一些能夠自關斷的元件應用就相對比較廣泛化，新型的調(diào)壓以及調(diào)頻綜合控制技術的逆變器應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，進而來對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)的動態(tài)響應方面得以加快，技術指標也能得到有效改善。

除此之外，PLC控制變頻器的要件中保護回路以及控制回路也是比較關鍵的內(nèi)容。這些要件都是對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器以及中央處理機和輸入接口電路等所組成的，這一控制系統(tǒng)的優(yōu)點比較多，在實際工作中又有著和微機所不同之處，在工作方式上來看，PLC主要就是通過循環(huán)掃描方式進行的。在程序上是按照先后順序進行存放的，其中的CPU也是從首個指令進行對相應程序加以執(zhí)行的，在結(jié)束之后才進行返回，從而進行循環(huán)。在進行實際工作過程中，對程序掃描前要進行故障自診斷程序，一切正常情況下就會進一步的進行掃描。然后就是執(zhí)行通信請求，接到相應的請求之后加以處理，將信息進行發(fā)送到編輯器來進行顯示。

另外，中央處理器的功能發(fā)揮方面，主要是對輸入端實施掃描，然后將指令進行調(diào)出和執(zhí)行，把正確的結(jié)果進行輸送到狀態(tài)寄存器當中。在對指令完成后，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，通過被控設備來對電壓以及電流信號進行接受。通過這些程序的執(zhí)行實施之后，就能夠完成一個完整的工作程序。PLC控制變頻器系統(tǒng)主要是通過循環(huán)掃描方式進行實施的，這也是和微機系統(tǒng)有著不同之處。

二、硬件設計和PLC編程以及PLC性能特征分析

（一）硬件設計和PLC編程分析

在對變頻器的硬件設計以及編程的相關內(nèi)容方面，組態(tài)如那件是比較重要的。這是通過對數(shù)據(jù)的采集以及過程控制的應用軟件，也是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層的軟件平臺以及開發(fā)環(huán)境下，在組態(tài)方式上比較靈活的自控監(jiān)控軟件。在這一應用目標上進行實現(xiàn)，就要能充分注重編程工作的科學完善化實施。編程的內(nèi)容比較復雜化，并且有著很長的周期，稍不注意就會出現(xiàn)問題，在工期上就很難得以保證。而在組態(tài)軟件的應用下，就能對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。其中在對開環(huán)控制設計以及編程中，通過這一方式對電機的調(diào)速來進行有效控制，并要能結(jié)合相應的控制思想，將編程分成幾個重要的部分，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)控制設計過程中，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的基礎上對速度測量得以實現(xiàn)。然后要注重試驗調(diào)試，根據(jù)下表的規(guī)律來實施先比例以及再積分和微分的步驟進行（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，在性能特點上也是有著不同的。如有著控制變頻器對各行業(yè)都能夠適用，在各場合檢測以及檢測控制方面，都能夠有效實現(xiàn)自動化，在性價比上比較高。例如S7-200就是這樣一種性能良好的變頻器，能夠和網(wǎng)絡進行有效連接，從而來實現(xiàn)復雜化控制功能，在集散自動化系統(tǒng)當中的功能發(fā)揮更加的強大。在主要的特征體現(xiàn)上，能夠在指令方面豐富化，有著較強的實時性特征，以及在擴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)也能通過獨特導軌加以安裝，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。對于不同類型的PLC控制變頻器，在特征的體現(xiàn)上也會有著不同。

三、PLC的工程應用優(yōu)化策略探究

對PLC進行實際應用過程中，要能注意一些問題，要能對PLC輸入點數(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，對自動以及手動控制系統(tǒng)當面，要將不同的程序控制進行分別執(zhí)行。在輸入觸點的合并方面要加強重視，對于一些相應的功能圖相同觸點實施并聯(lián)以及串聯(lián)，在系統(tǒng)輸入信號的設置過程中，也要能設置在PLC外面，將其在外部硬件電路當中進行引入。而對于外部的線路相對比較復雜化的，就要能夠通過梯形圖加以應用，以及要能對PLC的輸出點數(shù)方法進行有效減少，通過外部元件觸點的應用，可通過輸出點對兩個或多個不同要求負載進行控制。在控制系統(tǒng)當中的一些獨立部分相對比較簡單化，就可通過繼電器的運用對線路實施有效的控制。

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

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

除此之外，要能在PLC的防雷策略的實施方面得以重視。主要是因為雷擊問題對這一系統(tǒng)的破壞性極大，在計算機技術以及通訊技術的應用下，自動化程度也愈來愈高，在受到雷擊下就會對控制系統(tǒng)帶來決定性的危害，主要就是能夠?qū)υ骷龤?，對控制系統(tǒng)也會造成損害。在具體的措施實施上，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)在凈水運水當中加以應用就能起到良好的作用。設計過程中將系統(tǒng)結(jié)構以及控制流程和信號傳輸關系等都要能得到有效完善化，形成一個完整的控制系統(tǒng)，在實際運用過程中才能起到積極作用。

四、結(jié)語

綜上所述，對PLC控制變頻器的實際應用，就要能充分重視應用方法的科學性，只有從這些基礎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。對生產(chǎn)應用行業(yè)的進一步發(fā)展才能起到促進作用，此次主要從變頻器的一些理論層面進行了探究，希望能有助于實際發(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。