變頻器在PLC自動控制技術(shù)中的運用研究

周 會

（江蘇省鹽城技師學(xué)院，江蘇 鹽城 224000）

0 引言

PLC自動控制技術(shù)其實就是一種可進(jìn)行編程的邏輯控制器，對于電氣控制領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義，變頻技術(shù)作為電氣控制領(lǐng)域的核心內(nèi)容近年來在我國也獲得了很好的發(fā)展，在未來，變頻技術(shù)有可能會取代直流調(diào)速技術(shù)，變頻技術(shù)必須要用到變頻器，而傳統(tǒng)的變頻器通常是需要通過人工來操作，但是PLC自動控制技術(shù)與變頻器技術(shù)的融合，剛好可以改變傳統(tǒng)的變頻器操作模式，實現(xiàn)人機互動，用機器來操作變頻器，在實際應(yīng)用中提高變頻器處理數(shù)據(jù)的能力，提高企業(yè)生產(chǎn)的自動化水平，促進(jìn)我國經(jīng)濟水平的提高。

1 PLC自動控制技術(shù)概況

存儲器、控制器、輸入板塊和輸出板塊共同構(gòu)成了PLC自動控制系統(tǒng)，這項技術(shù)的實際操作相對簡單，同時還具有穩(wěn)定性強、抗干擾能力強和控制精度高的優(yōu)點。PLC自動控制技術(shù)控制下的產(chǎn)品使用壽命相比于其他技術(shù)形式要長，在使用上也比較方便。變頻器在PLC自動控制技術(shù)中的應(yīng)用可以使變頻器得到更好的控制，傳感器可以收集到變頻器的運行狀態(tài)，而PLC自動控制技術(shù)剛好可以將變頻器的運行狀態(tài)進(jìn)行反饋、分析與處理，比如遠(yuǎn)端變頻器在工作過程中出現(xiàn)了問題，PLC自動控制技術(shù)就會有所反應(yīng)，相關(guān)工作人員就可以根據(jù)提示對機器故障進(jìn)行檢修[1]。

PLC自動控制系統(tǒng)就像是人的大腦中樞，首先它可以將與傳感器與變頻器相關(guān)的所有信息進(jìn)行收集，然后可以根據(jù)這些收集來的信息做出判斷，然后將這些判斷傳送到變頻器與危險報警顯示裝置，這些裝置由此可以產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，輸入信號會傳送到變頻器的控制端，從而根據(jù)指令及時調(diào)整電機的運行狀態(tài)，與此同時，PLC自動控制系統(tǒng)也會時刻監(jiān)督變頻器的反應(yīng)，如果變頻器反應(yīng)失靈，系統(tǒng)就會自動發(fā)現(xiàn)警報，提醒工作人員設(shè)備運行出現(xiàn)了問題。這就是PLC自動控制系統(tǒng)的運行原理。

2 變頻器中的常見故障

2.1 過電流故障

通常來說，變頻器的功率通常穩(wěn)定在75 kW左右，然而在設(shè)備運行過程中，功率通常會超過變頻器所能承受的范圍，導(dǎo)致電流故障和工作質(zhì)量下降。過電流故障主要分為加速過電流故障和減速過電流故障，加速過電流故障主要是因為變頻器在運作過程中加速過快，功率過大導(dǎo)致，而變頻器在減速的時候，減速的時間不足以緩沖過高的負(fù)荷慣性，這時同樣會導(dǎo)致功率過大而出現(xiàn)減速過電流故障，過電流故障會嚴(yán)重影響變頻器的使用壽命與質(zhì)量。

2.2 電動機超載故障

在實際操作過程中，還會出現(xiàn)電動機過載現(xiàn)象從而導(dǎo)致電動機過載故障，進(jìn)而加大對變頻器的消耗，導(dǎo)致變頻器工作效率降低，變頻器工作質(zhì)量也隨之下降，此外，電動機散熱功能差的話也容易導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)問題。

2.3 變頻器中的噪音與振動現(xiàn)象

變頻器在運行過程中出現(xiàn)的噪音與振動現(xiàn)象比較普遍，當(dāng)變頻器在運行中出現(xiàn)了噪音，可能是通風(fēng)出現(xiàn)了問題，或者是電磁與機械的運行出現(xiàn)了問題，變頻器運行中出現(xiàn)的振動主要是電磁振動與機械振動導(dǎo)致的，當(dāng)變頻器在運行中出現(xiàn)了噪音與振動現(xiàn)象，意味著變頻器出現(xiàn)了問題，相關(guān)工作人員可以對故障的原因進(jìn)行排查。

2.4 變頻器受熱故障

機械在運行過程中會產(chǎn)生機械能與熱量，變頻器在運行過程中同樣會產(chǎn)生大量的熱量，這會使變壓器的溫度在短時間內(nèi)升高，從而導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障，同時變頻器所處的環(huán)境會影響變頻器與變壓器的散熱，從而導(dǎo)致變頻器因過熱無法正常工作[2]。

2.5 變頻器參數(shù)設(shè)置問題

傳統(tǒng)的變頻器運行通常由人工來操作，在參數(shù)的設(shè)置上如果出現(xiàn)了失誤，就會導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障。

3 變頻器在PLC自動控制技術(shù)中的應(yīng)用

3.1 變頻器與PLC模塊型號的選擇

在我國經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的背景下，當(dāng)前我國的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)離不開了變頻器的使用，市場上同變頻器相關(guān)的產(chǎn)品也很多，工業(yè)企業(yè)面臨著很多的選擇，只有選擇合適的變頻器與PLC模塊型號，才能在最大限度上提高生產(chǎn)效率。在對變頻器進(jìn)行選擇時，相關(guān)工作人員應(yīng)該按照一定的選擇標(biāo)準(zhǔn)對變頻器進(jìn)行選擇，在選擇的過程中應(yīng)該結(jié)合自家企業(yè)的需要，而不能一味地追求變頻器的性能與種類的多樣。在對變頻器進(jìn)行選擇的過程中還應(yīng)該考慮電機負(fù)荷是否能夠滿足機械運行的整體需求，避免不符合要求而造成變頻器的故障，同時還要考慮變頻器的可靠性與穩(wěn)定性，總之在對變頻器與PLC模塊型號進(jìn)行選擇時，一定要全方面地考慮工廠的真正需要。

3.2 通信協(xié)議的實現(xiàn)

當(dāng)前我國企業(yè)已經(jīng)可以通過變頻器對PLC自動控制技術(shù)進(jìn)行控制，而這種控制是通過通信協(xié)議來實現(xiàn)的，我國目前應(yīng)用的通信協(xié)議主要包括專用協(xié)議 和統(tǒng)一通信協(xié)議，而PLC自動控制系統(tǒng)對變頻器的控制主要是通過專用通信協(xié)議來實現(xiàn)的，專用通信協(xié)議根據(jù)自身條件又可以分為modbus通信協(xié)議與自由口通信協(xié)議。自由口通信協(xié)議對變頻器的控制主要是控制變頻器的多自動控制系統(tǒng)，變頻器與PLC自動控制系統(tǒng)可以通過自由口通信協(xié)議來進(jìn)行溝通，從而實現(xiàn)對程序的自由控制，不同型號的變頻器輸出的信號可以相互轉(zhuǎn)換。利用自由口通信模式可以讓變頻器的運行更加自由、可靠與安全，所以工廠生產(chǎn)企業(yè)在程序編寫完成后通常都會用到自由口通信模式[3]。

modbus 通信協(xié)議本質(zhì)上屬于串行通信運行應(yīng)用中的一種，所以 PLC 自動控制系統(tǒng)與變頻器使用 modbus 通信協(xié)議的工作中，可以支持各種形式的檢驗。PLC 自動控制系統(tǒng)采取合理的通信協(xié)議規(guī)劃，有效進(jìn)行通信協(xié)議系統(tǒng)規(guī)劃，這些細(xì)節(jié)關(guān)乎了電器的使用質(zhì)量，及時有效地對機器進(jìn)行監(jiān)督和控制，提升變頻器的使用質(zhì)量，降低變頻器在運行過程中的風(fēng)險，提高工作效率。提高了 PLC 自動控制系統(tǒng)在運行過程中，對變頻器的效率，滿足工業(yè)企業(yè)發(fā)展的各種需求（見圖1）。

圖1 PLC連接圖

3.3 PLC自動控制系統(tǒng)與變頻器的連接

為了讓變頻器與PLC自動控制系統(tǒng)之間能夠更好地融合，還可以采用變頻器端子與PLC系統(tǒng)連接的方式進(jìn)行連接，PLC系統(tǒng)與模擬量端子可以進(jìn)行連接，PLC系統(tǒng)與數(shù)字段也可以進(jìn)行連接，連接方式的選擇通常由變頻器的自身條件來決定，PLC系統(tǒng)與數(shù)字端的連接既可以實現(xiàn)對變頻器的自動控制，又可以預(yù)定程序來調(diào)節(jié)機器。變頻器與 PLC 自動控制系統(tǒng)連接后運行過程中的預(yù)定頻率同變頻器上具備的數(shù)字量輸入端子數(shù)量成正比。在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)中，大部分的企業(yè)都具有選擇隔離連接方式的能力，連接方式的合理需要考慮PLC系統(tǒng)與變頻器的自身特點，同時還要同企業(yè)自身的生產(chǎn)需求相結(jié)合，對頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而盡可能地滿足企業(yè)不同的生產(chǎn)需求。PLC自動控制系統(tǒng)能夠滿足變頻器的需求，從而幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率。

綜上所述，變頻器的出現(xiàn)改變了原有的生產(chǎn)模式，在很大程度上提高了生產(chǎn)效率，讓工廠生產(chǎn)活動更加便捷，不過單一的變頻器技術(shù)的數(shù)據(jù)處理能力仍然相對有限，而PLC自動控制系統(tǒng)與變頻器技術(shù)的融合使雙方的性能都得到了優(yōu)化，變頻器的數(shù)據(jù)處理能力更加的強大，生產(chǎn)活動變得更加便利，極大地提高了生產(chǎn)效率。