電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PLC的應(yīng)用探討

劉婧瑤

【摘 要】近些年來(lái)，隨著時(shí)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的日新月異，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)蓬勃發(fā)展的同時(shí)同樣也面臨著越來(lái)越大的生產(chǎn)控制操作難度，電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中能量的消耗較大的，如今，對(duì)于如何做好電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)始終是當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。而PLC技術(shù)作為現(xiàn)代化科學(xué)信息技術(shù)，其較高的可靠性和較強(qiáng)的擴(kuò)展性為工業(yè)低耗能的發(fā)展帶來(lái)了極其有利的影響作用。本文在對(duì)電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PLC的應(yīng)用進(jìn)行研究分析時(shí)，首先分析了PLC技術(shù)的一些概念和特點(diǎn)，最后探討總結(jié)了PLC技術(shù)在電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】PLC技術(shù)；電機(jī)節(jié)能保護(hù)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

【Abstract】In recent years，with the rapid development of economy and the rapid development of science and technology，Chinese industrial production is flourishing and it is facing more and more difficulties in production control.The energy consumption in the process of motor operation is Large.And now，how to do a good job of energy-saving motor protection system design has always been one of the hot spots of industrial research.The PLC technology as a modern scientific information technology，its high reliability and strong scalability for the development of industrial low energy consumption has a very favorable impact.In this paper，the application of PLC in the design of energy-saving motor protection system is studied and analyzed，some concepts and characteristics of PLC technology are analyzed.At last，the application of PLC technology in energy-saving protection system design is summarized.

【Key words】PLC technology；Motor energy conservation；System design；Application

21世紀(jì)的今天，隨著我國(guó)對(duì)能源有著越來(lái)越大的需求，進(jìn)而對(duì)電能的現(xiàn)代化生產(chǎn)提出了更高的要求。經(jīng)濟(jì)多元化飛速發(fā)展的今天，我國(guó)電能在實(shí)際的使用過(guò)程中有著較低的合理利用率，相對(duì)落后的電極驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)而造成了我國(guó)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中往往有著相對(duì)較高的能耗，對(duì)于我國(guó)資源節(jié)約利用產(chǎn)生了極其不利的影響。因此本文對(duì)電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討研究有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 PLC技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 PLC的基本概念

PLC主要是可編程控制器的一種簡(jiǎn)稱，主要用于工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的基本控制裝置。同時(shí)PLC的核心則是微處理器，通過(guò)對(duì)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)等加以采用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化控制。

1.2 PLC的基本組成

一般而言，PLC主要是有存儲(chǔ)器、微處理器、輸入部件、輸出部件、電源部件以及編程器等組成的，分為整體式（如圖1所示）和組合式（如圖2所示）。存儲(chǔ)器主要有系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器，其系統(tǒng)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的內(nèi)容一旦斷電其內(nèi)容不會(huì)改變。微處理器主要是對(duì)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)加以接收，并將狀態(tài)信號(hào)存入數(shù)據(jù)區(qū)，對(duì)PLC內(nèi)部電路工作的狀態(tài)加以檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算功能、通信功能和存儲(chǔ)功能。編程器主要是將用戶程序?qū)懭耄?duì)PLC工作的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多種編程語(yǔ)言。

1.3 PLC技術(shù)的特點(diǎn)

PLC技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展中，有著相對(duì)較廣的適應(yīng)性，就其實(shí)質(zhì)性而言，PLC技術(shù)往往有著一定的優(yōu)點(diǎn)，不僅僅有著簡(jiǎn)單的編程和較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)在實(shí)際的使用過(guò)程中也有著一定的遍歷性，并對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的安裝、設(shè)計(jì)和維護(hù)等工作的進(jìn)行帶來(lái)了極大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。PLC在較為惡劣的環(huán)境中也能投入使用，并為企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)節(jié)約成本，PLC系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中有著較高的可靠性，保證了工業(yè)生產(chǎn)制造中對(duì)新生產(chǎn)工藝的要求，并有著相對(duì)較好的適應(yīng)性和便捷性。

2 PLC技術(shù)在電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)中主電路和控制電路的設(shè)計(jì)

基于PLC技術(shù)的電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其主電路和控制電路在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，更要借助于PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)主電路和控制電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3 基于PLC技術(shù)的電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

首先就主電路的設(shè)計(jì)而言，其電機(jī)中的主電路主要有直流發(fā)電機(jī)回路和雙饋電動(dòng)機(jī)控制回路共同構(gòu)成，雙饋電動(dòng)機(jī)的負(fù)載由直流發(fā)電機(jī)設(shè)置，雙饋電動(dòng)機(jī)的定制繞組將其在50Hz的工頻電網(wǎng)中接上，并將轉(zhuǎn)子繞組借助于變頻器實(shí)現(xiàn)其供電，通過(guò)對(duì)其頻率、幅值以及相位進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速和定子側(cè)的一些功率因素進(jìn)行控制。

最后就控制電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，其雙饋電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的相關(guān)控制電路主要借助于PLC，并將其作為控制器，主要是對(duì)檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行接受，通過(guò)對(duì)電機(jī)的實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)接觸器線圈和變頻器的輸出進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)雙饋電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理的控制。

2.2 電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)中瞬態(tài)參數(shù)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

電機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)中瞬態(tài)參數(shù)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其電極轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路不僅僅由旋轉(zhuǎn)編碼器組成，同時(shí)也由脈沖隔離放大電路構(gòu)成，轉(zhuǎn)速借助于旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)其進(jìn)行采集，并將其向脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脈沖隔離放大電路的處理，最終實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)脈沖信號(hào)的識(shí)別處理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

2.3 電機(jī)的起步控制電路設(shè)計(jì)

電機(jī)的起步控制電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其雙饋電機(jī)由于定制在對(duì)工頻電網(wǎng)連接的過(guò)程中，通過(guò)將轉(zhuǎn)子和變頻器加以連接，一旦電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，電機(jī)定制繞組和轉(zhuǎn)子繞組不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其電路處于短路狀態(tài)，當(dāng)瞬間起動(dòng)過(guò)程有著較大的電流時(shí)，不可以對(duì)直接起動(dòng)方式加以采用，盡可能的對(duì)間接起動(dòng)方式加以采用，借助于PLC技術(shù)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子繞組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源的瞬態(tài)輸出參數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過(guò)程中的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，并將其在電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中接入，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了雙饋電機(jī)的起動(dòng)節(jié)能控制。

起動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要想保證變頻器在合適的電流下有著相對(duì)穩(wěn)定的饋電，其控制系統(tǒng)就要對(duì)電機(jī)異步模式下轉(zhuǎn)子側(cè)電流的相位進(jìn)行檢測(cè)。相位饋入點(diǎn)控制電路工作過(guò)程中，首先引出雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)接線，并對(duì)其進(jìn)行電路切換，進(jìn)而由PLC控制，同時(shí)在異步模式下，對(duì)必行的正向過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，并將其脈沖逐漸的送到PLC系統(tǒng)，一旦PLC對(duì)觸發(fā)信號(hào)檢測(cè)出時(shí)，其內(nèi)部程序?qū)?huì)對(duì)計(jì)算機(jī)變頻器和轉(zhuǎn)子側(cè)相位同步過(guò)程中其延時(shí)時(shí)間加以計(jì)算，當(dāng)借助于PLC對(duì)變頻器啟動(dòng)過(guò)程中，變頻器就會(huì)將三項(xiàng)電壓輸出。PLC對(duì)電路切換過(guò)程中，避免了變頻器輸出的高電壓對(duì)檢測(cè)電路的破壞，通過(guò)將變頻器和電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，從根本上保證了電機(jī)的順利穩(wěn)定的饋電，其工作也逐漸的處于雙饋模式。

2.4 電機(jī)變頻器容量釋放電路設(shè)計(jì)

電機(jī)變頻器容量釋放電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先就通用變頻器存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，當(dāng)前變頻器在實(shí)際的工作過(guò)程中，常常伴有變頻器容量的浪費(fèi)，并將電機(jī)節(jié)能的目的加以削弱，進(jìn)而難以從根本上實(shí)現(xiàn)電機(jī)的節(jié)能保護(hù)。而PLC技術(shù)在電機(jī)變頻器容量釋放電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，首先就要借助于現(xiàn)有的通用變頻器的條件，并將輸出的電流逐漸提升，在對(duì)變頻器容量進(jìn)行釋放的過(guò)程中對(duì)降壓的方式加以采用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的節(jié)能保護(hù)。一般而言，理想中的變壓器的原邊和副邊的一些電壓比和電流的反比相同，同時(shí)也和相應(yīng)的線圈匝數(shù)比相同，通過(guò)對(duì)降壓變壓器的特性加以掌握，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器容量的釋放的一種電路。將變頻器在變壓器的原邊連接，保證電機(jī)的轉(zhuǎn)子和電壓器的副邊連接，一旦電機(jī)工作在重載的條件下，比如說(shuō)2.5kW的電機(jī)在1350rmp重載的條件下工作，其電機(jī)的功率因素=1，變壓器副邊的電壓=13V，電流=9A，變頻器也就將39V的電壓和3A的電流輸出，通過(guò)將變頻器的電壓和電流進(jìn)行3倍的提高，可將變頻器的容量釋放3倍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的節(jié)能保護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化電機(jī)節(jié)能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)借助于PLC技術(shù)的應(yīng)用，不僅僅保證了電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中有著一定的安全性和可靠性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的節(jié)能和保護(hù)作用，進(jìn)而推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)建設(shè)的節(jié)能性發(fā)展。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]