基于PLC的三相電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

朱海忱+侯爽

摘要：社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，讓電力系統(tǒng)不斷完善，變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用，并且取得了良好的效果。PLC控制技術(shù)以操作簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn)保證了變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要分析了PLC的工作原理，PLC控制器變頻調(diào)速的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，PLC組成部分及功能的實(shí)現(xiàn)，以期為之后的PLC控制變頻系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：PLC 控制技術(shù) 廣泛應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM306文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-5349（2016）23-0249-01

目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力需求的增加，為了電力的穩(wěn)定運(yùn)行，采用變頻技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)非常重要。PLC控制電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)在提高科研人員的水平和電力系統(tǒng)輸電質(zhì)量?jī)煞矫婢哂兄匾饔?，可以說(shuō)是一種集合精度、性能和效率的裝置，在各行業(yè)中得以廣泛運(yùn)用。

一、 PLC的相關(guān)介紹

（一）工作原理

PLC與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類似，都是由存儲(chǔ)器、CPU、編程器、輸入輸出元件及外設(shè)等部分組成的，區(qū)別就在于它是一種專門(mén)針對(duì)工業(yè)控制的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在進(jìn)行PLC運(yùn)行時(shí)，主要由CPU控制各個(gè)階段的運(yùn)行周期，三個(gè)運(yùn)行階段分別為輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。首先，輸入采樣階段，PLC會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的一次掃描讀取，并將其存入I/O映象區(qū)中；接著是用戶程序執(zhí)行階段，PLC通過(guò)讀取和運(yùn)算存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，來(lái)刷新I/O映象區(qū)外的數(shù)據(jù)；最后，輸出刷新階段，結(jié)合I/O映象區(qū)內(nèi)部所對(duì)應(yīng)的所有數(shù)據(jù)，刷新輸出鎖存電路，然后驅(qū)動(dòng)外設(shè)輸出結(jié)果。

（二） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.變頻器參數(shù)設(shè)置

變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)控制是通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償方式的外給定方式，速度傳感器矢量控制是電機(jī)的控制模式，編程時(shí)，變頻器的上限頻率是50HZ，下限頻率是0.2HZ，除了給定值10HZ外，其余按比例計(jì)算。

2.觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC是采用的MT6100iv3型號(hào)的觸摸屏，不但操作簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越，還有美觀的畫(huà)面和較長(zhǎng)的使用壽命。

3.PLC控制軟件設(shè)計(jì)

主要包括主程序，中斷子程序和故障處理子程序兩個(gè)子模塊，具有控制提升機(jī)啟動(dòng)、加速、等速、減速、停車(chē)等，和進(jìn)行信號(hào)采集、邏輯處理的作用。

二、PLC控制器變頻調(diào)速的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）保證電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性

首先，PLC控制變頻調(diào)節(jié)可以通過(guò)將電流電壓附加到電動(dòng)機(jī)上，實(shí)現(xiàn)直流制動(dòng)系統(tǒng)的特性。其次，PLC控制器電機(jī)變頻調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要明確調(diào)速是從頻率低的部分開(kāi)始，工作人員可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行加、減速設(shè)置。另外，PLC控制器可以通過(guò)調(diào)節(jié)、控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，減少電機(jī)燒毀問(wèn)題。最后，PLC控制器在進(jìn)行回路制動(dòng)時(shí)，供電系統(tǒng)和制動(dòng)電阻會(huì)受到機(jī)械負(fù)載消耗的回饋，但是這一過(guò)程會(huì)增加成本。

（二） 提升電機(jī)的效率

PLC控制器可以通過(guò)控制起重、機(jī)床等設(shè)備來(lái)提高設(shè)備的使用效率，增加使用壽命。因此，在機(jī)械設(shè)備行業(yè)得到廣泛的推廣。PLC控制器可以提升電機(jī)的使用效率，主要方式是通過(guò)對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的快速切換，來(lái)控制電機(jī)的啟停，減少電流對(duì)電機(jī)設(shè)備的沖擊。

（三）節(jié)能效果

PLC控制器在進(jìn)行設(shè)備的管理和調(diào)節(jié)過(guò)程中，能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果。相較于傳統(tǒng)的控制技術(shù)，PLC控制器由于占據(jù)電機(jī)的總?cè)萘坎淮?，所以，只有小部分的能源消耗。PLC控制器通過(guò)減少一半左右的能耗來(lái)節(jié)省成本，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

三、PLC組成部分及功能的實(shí)現(xiàn)

（一）存儲(chǔ)器

系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器一般是PLC所采用的控制器，系統(tǒng)存儲(chǔ)器主要是用于存儲(chǔ)一些系統(tǒng)性的程序，而用戶存儲(chǔ)器則是關(guān)于用戶所編制的控制代碼的存儲(chǔ)。作為隨機(jī)處理器的CMOSRAM具有價(jià)格合理、高密度、低功耗的特點(diǎn)，可以使用5-8年，壽命比較長(zhǎng)。

（二） 微處理器

CPU作為電腦的中央處理器，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和PLC控制電機(jī)變頻系統(tǒng)的核心部件，CPU就相當(dāng)于人類的神經(jīng)中樞，指揮和調(diào)節(jié)PLC的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以說(shuō)，CPU是PLC的重要組成部分，對(duì)PLC的正常運(yùn)行起著重要的作用。

（三） 編程器

編程器是PLC的重要外圍設(shè)備，一般分為簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩種，編程器的主要作用就是通過(guò)用戶程序的寫(xiě)入，對(duì)所寫(xiě)程序進(jìn)行檢查和調(diào)試。簡(jiǎn)易編程器一般功能較少，只能適用于小型的PLC。

（四）I/O擴(kuò)展單元

I/O擴(kuò)展單元主要的功能就是用于擴(kuò)展輸入或輸出的點(diǎn)數(shù)，在進(jìn)行I/O擴(kuò)展單元的擴(kuò)展時(shí)，需要用戶所輸入或輸出的點(diǎn)數(shù)多于PLC所規(guī)定的輸入或輸出點(diǎn)數(shù)，達(dá)到輸入或輸出的點(diǎn)數(shù)在PLC規(guī)定范圍內(nèi)的效果。

四、結(jié)語(yǔ)

PLC控制器作為一種高效率、高精度、高性能的裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)與計(jì)算機(jī)的無(wú)縫銜接，因此，得以在各行業(yè)中廣泛應(yīng)用。PLC變頻調(diào)控系統(tǒng)是結(jié)合了電機(jī)、傳感器、PLC控制器等設(shè)備，通過(guò)對(duì)設(shè)備的調(diào)節(jié)和控制來(lái)保障電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，它不僅可以對(duì)電機(jī)故障進(jìn)行檢測(cè)和修復(fù)，還可以給工作人員反饋故障的位置和原因，具有自我保護(hù)功能，對(duì)PLC變頻調(diào)控系統(tǒng)的研究，可以為之后的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

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責(zé)任編輯：楊國(guó)棟