PLC 變頻節(jié)能在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用探討

鄒忠高

（浙江紹興嵊新高速公路有限公司，浙江 嵊州 312000）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，工程項(xiàng)目施工建設(shè)在逐漸完善電氣系統(tǒng)，并引進(jìn)和使用多種電氣自動(dòng)化設(shè)備，包括水壓系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)等，以滿(mǎn)足實(shí)際需求。但是，在傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中操作比較復(fù)雜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，造成很大一部分損耗和資源浪費(fèi)。PLC 變頻節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳感器技術(shù)、實(shí)時(shí)控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的有效融合，在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用，一定程度上簡(jiǎn)化了電氣設(shè)備的操作流程，控制其運(yùn)行成本，提高運(yùn)行效率，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。如何促進(jìn)PLC 變頻節(jié)能技術(shù)高效應(yīng)用于電氣自動(dòng)化設(shè)備是需要重點(diǎn)考慮和分析的一類(lèi)問(wèn)題。

1 PLC 變頻節(jié)能在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)

PLC 技術(shù)是一種全新的控制裝置，通過(guò)促進(jìn)傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信技術(shù)的科學(xué)融合，通過(guò)編程邏輯實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。隨著技術(shù)的不斷提升，PLC 技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)順序控制系統(tǒng)的優(yōu)化，控制系統(tǒng)的功能得到進(jìn)一步的提升。PLC 技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，只需要結(jié)合電氣設(shè)備特點(diǎn)及實(shí)際運(yùn)行要求，提前編寫(xiě)控制程序，并與控制設(shè)備連接，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，持續(xù)不斷對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督和控制，且該技術(shù)具有比較強(qiáng)的自顯能力，當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)各種突發(fā)狀況、異常情況和故障問(wèn)題的時(shí)候，也能夠自動(dòng)預(yù)警，快速做出反應(yīng)和處理，也能夠及時(shí)挖掘電氣設(shè)備的一些潛在故障和隱形問(wèn)題，并進(jìn)行故障報(bào)警，極大地保證了電氣設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。而且，PLC 系統(tǒng)的功能比較強(qiáng)大，對(duì)電氣設(shè)備控制和監(jiān)測(cè)管理過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，從而為電氣設(shè)備操作和運(yùn)維管理、能耗和成本控制等提供參考。

變頻技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)電流頻率的改變和控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度的科學(xué)控制，且過(guò)程中不需要額外的附加轉(zhuǎn)差損耗，一定程度上有助于提高電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平。該技術(shù)逐漸被應(yīng)用到電氣自動(dòng)化設(shè)備中（如電梯設(shè)備、建筑電氣設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)等），通過(guò)利用逆變器對(duì)電壓、電流的控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備狀態(tài)的科學(xué)調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備調(diào)速，在保證電氣設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行的同時(shí)，減少部分能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

2 PLC 變頻節(jié)能在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的具體應(yīng)用和建議

2.1 在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用

電梯是現(xiàn)代建筑的一個(gè)重要組成部分，在一些高層建筑、大型商場(chǎng)和公共建筑內(nèi)部都安裝的有電梯，以方便人們出行和貨物運(yùn)送等。PLC 變頻節(jié)能技術(shù)在電梯系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用，極大地提高了電梯運(yùn)作的安全可靠性，并起到降低能源消耗的作用。在電梯運(yùn)行過(guò)程中負(fù)載情況會(huì)出現(xiàn)多方面的變化，且電動(dòng)機(jī)的功率、電流數(shù)值等也會(huì)持續(xù)增加，PLC 變頻節(jié)能技術(shù)可以在合理的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯系統(tǒng)能源消耗的控制；通過(guò)借助電梯機(jī)械動(dòng)能、三相交流變頻電壓的精準(zhǔn)管控，以保證電梯在運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械動(dòng)能能夠得以充分的釋放，使電梯的機(jī)械能力得以穩(wěn)定，從而保證電梯在運(yùn)行過(guò)程中性能狀況良好；PLC 和變頻器的科學(xué)應(yīng)用，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電梯光信號(hào)、安全信號(hào)和運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)，當(dāng)電梯在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常和故障的時(shí)候能夠及時(shí)預(yù)警，并快速做出反應(yīng)，從而保證電梯運(yùn)行的安全性，降低電梯事故的發(fā)生概率。

圖1 基于PLC 的自動(dòng)扶梯多功能變頻節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2 在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

空調(diào)系統(tǒng)是電氣系統(tǒng)的重要組成部分，空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行和使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量能耗，且影響空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行和能耗消耗的因素也比較多，包括溫度和濕度、系統(tǒng)配置和設(shè)備選型等，在促進(jìn)空調(diào)系統(tǒng)使用的同時(shí)，也需要考慮對(duì)其進(jìn)行合理的節(jié)能設(shè)計(jì)和節(jié)能改造，在提高空調(diào)系統(tǒng)能效的同時(shí)，降低各種損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)要求。PLC 變頻節(jié)能在空調(diào)系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用，在保證空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)作的同時(shí)，能促使節(jié)能降耗目標(biāo)更好實(shí)現(xiàn)。通過(guò)借助電動(dòng)二通閥對(duì)水系統(tǒng)末端做出科學(xué)合理的調(diào)控和處理，以有效控制系統(tǒng)內(nèi)部的水流量；如果建筑內(nèi)部采用的是中央空調(diào)系統(tǒng)，可以在主機(jī)房中合理的設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡閥，用以監(jiān)測(cè)各種供水管的運(yùn)行狀態(tài)，以保證其正常運(yùn)行和工作，滿(mǎn)足制冷和供熱等方面的要求；結(jié)合智能化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程和本地監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行情況的準(zhǔn)確把握，當(dāng)出現(xiàn)異常問(wèn)題和故障問(wèn)題的時(shí)候，確保能夠及時(shí)預(yù)警、及時(shí)切換為應(yīng)急控制模式，用以維護(hù)中央空調(diào)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和使用。在各種先進(jìn)技術(shù)的支撐下，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷負(fù)荷相關(guān)參數(shù)變化情況、風(fēng)量情況等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和科學(xué)調(diào)控，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)風(fēng)量超出規(guī)定的情況后，在這些技術(shù)的支撐下，自動(dòng)開(kāi)啟相應(yīng)的熱回收設(shè)備，借助電動(dòng)密封閥、電機(jī)等，完成對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的自動(dòng)調(diào)節(jié)和處理；在綜合分析空調(diào)功能的現(xiàn)實(shí)需要的基礎(chǔ)上，自動(dòng)調(diào)整二次測(cè)水泵機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和供水溫度，在滿(mǎn)足需求的同時(shí)，一定程度上降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗。通過(guò)這些技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)控制系統(tǒng)的優(yōu)化，并全面收集水溫、壓力、調(diào)動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度、室外溫度和濕度變化情況等方面的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的科學(xué)利用，生成數(shù)據(jù)模型，在對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、工頻狀態(tài)等，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行做出合理的調(diào)控。此外，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中冷耗和電耗等信息的監(jiān)測(cè)和分析，并遠(yuǎn)程控制空調(diào)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的啟停和參數(shù)設(shè)置，通過(guò)自動(dòng)化的調(diào)整和改進(jìn)，降低不必要的消耗。

2.3 在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代建筑的用電設(shè)備更多，用電規(guī)模在持續(xù)增加，現(xiàn)代工程項(xiàng)目施工建設(shè)對(duì)照明系統(tǒng)提出了更高要求，不僅要滿(mǎn)足基本的照明所需，還要考慮如何有效降低系統(tǒng)內(nèi)部電力損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。PLC 變頻節(jié)能技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，一定程度上促進(jìn)了照明系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化。在該技術(shù)的支撐下，結(jié)合不同場(chǎng)合的照明需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)各種參數(shù)的科學(xué)設(shè)置，包括照明時(shí)間、燈光的亮度和色溫等，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的變頻控制，如LED 燈源就應(yīng)用了該技術(shù)，有相關(guān)數(shù)據(jù)表明，LED 燈的使用與傳統(tǒng)的照明燈源相比，甚至可以降低50%左右的電能消耗率。在照明系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候，在照明箱裝中規(guī)范的設(shè)置和安裝HW－BA5204 模塊，在一定程度上有助于降低室內(nèi)光照強(qiáng)度，并縮短光照的時(shí)間，在滿(mǎn)足基本照明需求的同時(shí)，降低一部分能耗。此外，PLC 變頻節(jié)能技術(shù)在照明電氣自動(dòng)化設(shè)備中的科學(xué)應(yīng)用還具有光衰小、光照功率低、占地體積小和使用壽命長(zhǎng)等多方面的優(yōu)勢(shì)。

2.4 遠(yuǎn)程通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC 變頻技術(shù)的應(yīng)用范圍也更加廣泛。由于PLC 變頻技術(shù)具備較強(qiáng)通信開(kāi)放度，其在遠(yuǎn)程通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用也具有明顯優(yōu)勢(shì)，在綜合考慮和分析實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，對(duì)控制程序科學(xué)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化控制和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，并詳細(xì)地記錄各種誤差值，通過(guò)對(duì)誤差值和限定值的比對(duì)分析，當(dāng)出現(xiàn)超過(guò)規(guī)定限值情況的時(shí)候，及時(shí)做出調(diào)整和處理。也能夠根據(jù)已有提示和相關(guān)信息指令，及時(shí)排除已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的各種邏輯錯(cuò)誤、系統(tǒng)故障等，在一定程度上減少遠(yuǎn)程通信控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的阻力，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全和可靠，防范和降低系統(tǒng)運(yùn)行的各種風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。該技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用也能夠協(xié)助故障檢查、排查和處理工作的高效化實(shí)施，在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的潛在故障，分析故障部位和故障誘因之后，及時(shí)發(fā)送警報(bào)信息與用戶(hù)，確保能夠在第一時(shí)間了解故障情況。

3 結(jié)語(yǔ)

PLC 變頻節(jié)能的功能十分強(qiáng)大，其在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用具有抗干擾能力強(qiáng)、適用面廣、安全性高等方面的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)積極促進(jìn)該技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、智能化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的科學(xué)融合，能極大地提高電氣自動(dòng)化設(shè)備控制管理水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備操作流程的簡(jiǎn)化，在提高設(shè)備運(yùn)行效率和安全穩(wěn)定性的同時(shí)，降低能源資源損耗和運(yùn)行成本。在PLC 變頻節(jié)能應(yīng)用的時(shí)候，要遵循安全可靠、控制成本和質(zhì)量管理等原則，將提高電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)維效能、保證電氣自動(dòng)化設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高故障預(yù)警和處理效率、降低運(yùn)維成本和能源資源損耗等作為主要目標(biāo)要求，還需要通過(guò)不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，提升PLC 控制系統(tǒng)的抗干擾能力，盡可能降低外界環(huán)境造成的干擾和影響，以免出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤的情況。在相關(guān)設(shè)備安裝的時(shí)候，要與發(fā)熱元件保持適當(dāng)?shù)木嚯x，構(gòu)建安全的運(yùn)行環(huán)境。