PLC控制與變頻調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計

摘 要:隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進入一個嶄新的時代，其應(yīng)用越來越廣。本文對PLC控制與變頻調(diào)整系統(tǒng)做了簡單介紹，并在此基礎(chǔ)上用簡單的舉例說明了PLC控制在變頻調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計中的作用。得出結(jié)論，PLC在我國各個工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，在就業(yè)競爭日益激烈的今天，掌握PLC設(shè)計和應(yīng)用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員必須掌握的一門專門技術(shù)。

可編程控制器(PLC)是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

1概述

1.1 1PLC控制介紹

可編程控制器(PLC)是一種新型的通用控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體、專為工業(yè)控制而設(shè)計，具有功能強、通用、靈活、可靠性強、環(huán)境適應(yīng)性好、編程簡單、使用方便、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點。近年來，隨著可編程控制器的日漸成熟，越來越多的設(shè)備控制都采用PLC控制器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，并取得了很好的經(jīng)濟效益?？删幊炭刂破髋c繼電器的控制電路相比具有非常大的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的保護主要是分離儀表，可靠性差，集成度低，費用高，不易維護，不易監(jiān)視，已不能適應(yīng)當(dāng)前的要求。而PLC系統(tǒng)的功能極其廣泛，其應(yīng)用程序的功能包括信息采集、設(shè)備控制、故障報警、連鎖保護以及數(shù)據(jù)處理和信息傳輸?shù)?。既可以實現(xiàn)人機對話，又能實現(xiàn)操作無人看守，因此，PLC是一種智能程度極高的控制系統(tǒng)。

PLC控制系統(tǒng)由以下部分組成:變頻器、可編程控制器、電抗器、壓力變送器、震蕩傳感器、接觸器、空氣開關(guān)、電纜、電流表、電壓表、按鈕、互感器等。PLC由觸摸屏、電源、CPU、模擬量輸出模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊等組成。其中，采用PLC來實現(xiàn)電氣部分的控制。包括五部分:啟動、運行、停止、切換、報警及故障自診斷。

1.2 變頻調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計

實際的生產(chǎn)過程中離不開電力傳動。生產(chǎn)機械通過電動機的拖動來進行預(yù)定的生產(chǎn)方式。20世紀50年代前，電動機運行的基本方式是轉(zhuǎn)速不變的定速拖動。對于控制精度要求不高以及無調(diào)速要求的許多場合，定速拖動基本能夠滿足生產(chǎn)要求。隨著工業(yè)化進程的發(fā)展，對傳動方式提出了可調(diào)速拖動的更高要求。與傳統(tǒng)的調(diào)速技術(shù)如直流電動機調(diào)速相比，變頻調(diào)速具有極大的優(yōu)越性，整個調(diào)速系統(tǒng)體積小，重量輕、控制精度高、保護功能完善、工作安全可靠、操作過程簡便、通用性強，使傳動控制系統(tǒng)具有很優(yōu)良的性能。用變頻調(diào)速裝置驅(qū)動電動機去拖動風(fēng)機、水泵及其他機械時，與常規(guī)的不調(diào)速電機拖動相比，節(jié)能效果十分可觀。幾十年來工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的一些單項節(jié)能技術(shù)，其數(shù)量級一般為幾個百分點，而采用變頻調(diào)速拉術(shù)后，在泵類及機械類工作運行中，可產(chǎn)生30%～40%的節(jié)能效果，使節(jié)能數(shù)量發(fā)生了飛躍。

在現(xiàn)代控制設(shè)備中，機－電、液－電、氣－電配合得越來越密切，雖然生產(chǎn)機械的各類繁多，其電氣控制設(shè)備也各不相同，但電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計原則和設(shè)計方法基本相同。在最大限度滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠，動作準(zhǔn)確，結(jié)果簡單、經(jīng)濟，電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。

2PLC控制在變頻調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計中的作用

2.1 基本要求

任何生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，都包括兩個基本方面:一個是滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以及維修的需要。因此，電氣控制系統(tǒng)設(shè)計包括原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩個方面。前者決定一臺設(shè)備使用效能和自動化程度，即決定著生產(chǎn)機械設(shè)備的先進性、合理性，而后者決定著電氣控制設(shè)備生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、外觀和維修等方面的性能。

在設(shè)計中，可以利用PLC的特點，對變頻器的按鈕、開關(guān)等輸入/輸出，模擬量輸入/輸出進行控制，以實現(xiàn)變頻器控制作用下的變頻調(diào)速。在許多變頻調(diào)速系統(tǒng)中，盡管最終控制的量為流量、張力、壓力等，但本質(zhì)廣都是以負載的轉(zhuǎn)速作為控制對象，具有這種性質(zhì)的系統(tǒng)有其特點，因此，配用變頻時亦有相應(yīng)的特點。

2.2 高精度變頻調(diào)整控制實例

某造紙廠的1臺造紙機要求長時間保持高精度控制。在改選過程中要求為全數(shù)字控制的構(gòu)成。所以定PLC為測速電機。為排除溫度漂移等周圍環(huán)境的影響，采用全數(shù)字控制。系統(tǒng)內(nèi)使用微處理機進行數(shù)字控制。

PLC在輸出轉(zhuǎn)速的過程中，信號用下面3種方式處理:輸入脈沖數(shù)測定方式;輸入脈沖的周期測定方式;整數(shù)個脈沖的時間測定方式。使用輸入脈沖數(shù)測定方式時，測定進入一定周期Tc內(nèi)的脈沖數(shù)，該方式有2個特點:回路簡單;要得到高數(shù)度需要長時間的測定。輸入脈沖的周期測定方式是指:用時鐘脈沖測定脈沖的周期，該方式在短時間可高精度地檢出;但轉(zhuǎn)速越高，檢出分辨力越下降;要求PLC的脈沖間隔精確。

整數(shù)個脈沖的時間測定方式的內(nèi)容是:用時鐘脈沖的時間測定進入一定周期Tc內(nèi)的整數(shù)個輸入脈沖的所需時間。此方式有以下特點:短時間內(nèi)可高數(shù)度地檢出;與轉(zhuǎn)速無關(guān)，大體上可得到相同的分辨率;要求PLC的脈沖間隔精確。

對該造紙廠幾年來的改造應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的實踐總結(jié)得出這樣一個結(jié)論:變頻調(diào)速對于中、小型的造紙機、復(fù)卷機是非常適宜的。全國的中、小型造紙機、復(fù)卷機數(shù)量在幾萬臺以上，進行變?yōu)l調(diào)速改造不僅能提高控制精度．從而大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量，而且能節(jié)約大量的電耗。當(dāng)設(shè)計高精度系統(tǒng)時，首先要明確:系統(tǒng)要求的是定常穩(wěn)定性還是要求對動態(tài)運動的控制具有高精度。如果要求的是定常穩(wěn)定性，則采用數(shù)字控制就可較簡單地解決;如果是后者，就要綜合考慮超調(diào)及響應(yīng)慢等問題。

3結(jié)語

綜上所述，如今，PLC在我國各個工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，在就業(yè)競爭日益激烈的今天，掌握PLC設(shè)計和應(yīng)用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員必須掌握的一門專門技術(shù)?；赑LC控制的電機變頻調(diào)速通過在電機控制系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)自動采集、監(jiān)控以及變頻、組態(tài)技術(shù)，建立以PLC為控制核心的電機變頻調(diào)速，使得電機的數(shù)字化控制實現(xiàn)成為可能。要完成好電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)，除要求我們掌握必要的電氣設(shè)計基礎(chǔ)知識外，還要求我們必須經(jīng)過反復(fù)實踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將我們所學(xué)的理論知識和積累的經(jīng)驗技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計中來。

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