淺論變頻器在工廠控制系統(tǒng)中的應用

張建平

【摘 要】隨著我國社會經(jīng)濟和科技水平的不斷發(fā)展，變頻技術也得到飛速發(fā)展，憑著其操作簡單、體積小、功能全面、抗干擾強、變頻效果好等特點，在各行各業(yè)得到廣泛地應用。工廠控制系統(tǒng)對整個車間的生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用，而變頻器作為工廠控制系統(tǒng)中的一個基本組成部件之一，在工廠的整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)起著舉足輕重的作用。本文介紹了工廠控制系統(tǒng)的基本組成、工作方式，說明和探索了變頻器在電廠控制系統(tǒng)中的功能與應用。

【關鍵詞】變頻器 工廠控制系統(tǒng) 應用

當今的工廠控制系統(tǒng)主要由PLC、NT（工業(yè)觸摸屏）、變頻器、重量檢測機構和各種執(zhí)行機構等組成。變頻器作為工廠控制系統(tǒng)中的組成部分之一，在工廠生產(chǎn)中的調(diào)速、節(jié)能、自動調(diào)節(jié)等方面起著重要的作用，表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)越性，使得工廠控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制功能更加完善，從而提高工廠的生產(chǎn)工作效率。

1 工廠控制系統(tǒng)概況

1.1工廠控制系統(tǒng)基本組成

工廠控制系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、工業(yè)觸摸屏（NT）、變頻器、重量檢測機構、轉速檢測機構及各種執(zhí)行機構等組成。

1.2工廠控制系統(tǒng)的控制方式

（1）遙控方式。工廠控制系統(tǒng)中的遙控方式是其主要的工作方式。工廠控制系統(tǒng)中的遙控方式是相對于DCS主控室而言，即工廠中操作人員選擇“遙控方式”時，工廠中相關設備則就按照請求，實現(xiàn)工廠中相關控制。

（2）停止方式。工廠控制系統(tǒng)工作中的停止方式是指讓工廠中所運行的相關機械設備等停止運行。工廠控制系統(tǒng)中的停止控制主要有兩種方法：一是主控室發(fā)出一個給工廠中正在運行相關機械設備停止信號；二是在就地控制柜的觸摸屏上選擇“停止方式”。

（3）就地方式。工廠控制系統(tǒng)工作中的就地方式是一種就地調(diào)節(jié)工廠中相關機械設備的運行工作方式。當工廠中相關操作人員選擇“就地方式”時，其中的相關機械設備就會按照所設定的方式（比如速度）進行運行。

2 變頻器概況

所謂變頻器，就是指利用電力半導體器件的通斷作用，將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，從而實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉精度、改變功率因素等功能。

隨著近幾年的科技水平的不斷提高，變頻器得到快速發(fā)展，其具有操作簡單、體積小、功能全面、抗干擾強、變頻效果好等特點，在各行各業(yè)得到廣泛地應用，尤其是在工廠的矢量控制技術方面。另外，在工廠中，不僅在節(jié)能和軟起動方面需要變頻器，而且在一些精確控制流量、壓力及液位的場所也需要采用變頻器來進行控制。

3 變頻器在“工廠”控制系統(tǒng)中的應用

3.1對工廠中相關壓力的控制

在工廠控制系統(tǒng)中，變頻器能夠對一些設備進行調(diào)節(jié)（比如對一些工廠中的換熱器恒壓補水調(diào)節(jié)進行控制），從而達到對生產(chǎn)壓力的控制。具體控制情況如下：首先對變頻器進行設置，即通過對AI1＼AI2參數(shù)和代碼4019、4020給定值選擇設定，以及根據(jù)恒定的給定值，對達到壓力目標值進行預先設定，PI遠傳壓力表做為實測值與目標值的差值，通過PID作用即可實現(xiàn)就地變頻壓力自動調(diào)節(jié)。這樣就能夠實現(xiàn)變壓器自動調(diào)節(jié)恒壓補水，實現(xiàn)對生產(chǎn)所需壓力的調(diào)節(jié)和控制作用。

3.2對工廠中節(jié)能的控制作用

在一些工廠中，由于設備設計不合理，導致能源消耗較大，不利于工廠中的生產(chǎn)效率。比如在對電力工程中，可以采用一臺型號ACS800-01-0016-3+P901型的變頻器和一件型號為UHZ-50/0 具有遠傳功能的磁性液位計對疏水箱液位實施控制。首先，將遠傳信號接入ACS800-01-0016-3+P901型的變頻器作為實測值，與所設定的內(nèi)部設定值進行比較和運算，然后再對水泵流量的輸出量進行控制，這樣就達到了疏水箱液位控制的目的。通過變頻器對疏水箱液位進行控制，可以將低位水箱中的水抽到補水箱中，對水進行循環(huán)利用，這樣就極大的提高了電廠的經(jīng)濟效益。

3.3對工廠中水位的精確控制

一般情況下，在工廠中的每臺機組均配置有兩臺凝結水泵，一臺用于運行使用，一臺用以備用。但是工廠中是凝結水泵在運行中存在三個問題：一是在不同的負荷作用下，凝結水泵都會在額定功率下運行，這樣就會造成大量電能的耗損；二是在凝結水泵的實際運行中，對凝結水再循環(huán)門的開度一般控制在90%左右，然而其理論計算耗能約為30%～50%，這樣說明對凝結水再循環(huán)門既不容易控制，又存在很大的浪費；三是由于凝結水泵采用的是工頻直接起動，瞬間所需的電流大，這樣對工廠中相關設備帶來很大的損傷。

采用變頻器對凝結水泵進行進行控制，又能夠有效地改善以上存在的問題。當凝結泵正常運行時，水位的設定值可以通過變頻器控制盤數(shù)字化進行設定，可以通過PID調(diào)節(jié)功能塊對凝結水泵的轉速進行自動調(diào)節(jié)，從而維持水位；當凝結泵變頻工作到50Hz，并且DCS發(fā)出高水位報警信號時，變頻器就會控制柜在收到DCS送來的信號，自動地投入另一臺凝結泵工作。另外，可以指定兩臺凝結水泵中的任何一臺作為變頻泵的主運行泵，另一臺泵則為備用。當變頻控制柜在收到DCS送來的啟動信號時，就能夠自動地啟動相應水泵進行運行，達到對兩臺水泵的控制作用。比如當遇到異常情況時，只需要在變頻控制柜本體按下緊急停機按鈕，就可以停止相應凝結泵的運行，并且能夠快速、自動地啟動另外一臺凝結泵開始運行。另外，應該注意確保凝結水母管壓力不低于0.83MPa，并且將變頻器設置為最低運行頻率40HZ即可，這樣變頻器就能對水位以頻率40～50Hz范圍內(nèi)進行自動地調(diào)整。

4 結語

總而言之，隨著我國科技水平的不斷發(fā)展，變頻技術也得到飛速發(fā)展，變頻器的越來越多的功能得到研究、開發(fā)和應用。在工廠中，充分應用變頻器對其進行節(jié)能改造，已經(jīng)得到廣泛關注、重視和接受?？梢哉f，在工廠控制系統(tǒng)中應用變頻器，可以給工廠帶來更好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]劉建，童國華.變頻器在電廠鍋爐給水電氣控制系統(tǒng)上的應用[J].江西煤炭科技，2011（03）.

[2]喬東凱.變頻器在工廠控制系統(tǒng)中的應用[J].煤礦機械，2009（02）.