PLC在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應用分析

駱　?。ㄖ貞c啤酒寧波大梁山有限公司,浙江　寧波　315600）

PLC在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應用分析

駱俊
（重慶啤酒寧波大梁山有限公司,浙江寧波315600）

摘要：PLC是變頻調(diào)速系統(tǒng)的重要組成部分，本文簡要論述了PLC的概念以及其特點，并且通過水箱恒水位控制系統(tǒng)對PLC在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應用進行了分析。

關鍵詞：PLC;變頻系統(tǒng);水箱恒水位控制系統(tǒng)

0　前言

可編程邏輯控制系統(tǒng)（即PLC）是一種重要的工業(yè)控制裝置，是計算機技術、通信技術和自動控制技術等結合的產(chǎn)物，是一種專門用于控制工業(yè)過程的設備。變頻調(diào)速器是一種現(xiàn)代化的只能調(diào)速的“元件”，是現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)中重要的組成部分，具有可靠性高、用途廣泛等特點。如何將PLC與變頻調(diào)速器結合起來，從而實現(xiàn)電機工作過程的有效控制，是變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設計關鍵，也是自動控制生產(chǎn)的關鍵所在。

1　變頻器系統(tǒng)的特點

變頻器系統(tǒng)是一種新型的交流電動機變頻調(diào)速裝置，目前，工作人員可以利用變頻器的變頻功能進行一定范圍內(nèi)的調(diào)速控制。一般說來，變頻器具有調(diào)速精度高、過載能力好、功能完善、響應速度好等特點，能夠很方便的應用于各種場合，進行高精度的控制。在各種異步電動機調(diào)速中，性能最好的是變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)定子電壓以及頻率等，而在這種情況下，機械基本為平行移動，轉(zhuǎn)差率不變，效率最高。

2　PLC概念及其特點

PLC即可編程邏輯控制器，是一種新型的工業(yè)控制裝置，具有運行可靠性好、維修方便以及功能強大等特點，第一臺真正意義上的可編程邏輯控制器誕生于1969年，目前來看，可編程邏輯控制器已經(jīng)成為了一種重要的、應用范圍廣的的工業(yè)用控制器。初期的可編程控制器只適用邏輯控制場合，以此來替代繼電器?，F(xiàn)在的可編程控制器應用廣泛，可以應用到過程控制、位置控制等各種應用場合?？删幊炭刂破鞑竭M擁有以前控制的優(yōu)點，還能吸收其他設備的特點，在實際工程場合可以完成邏輯控制、工程控制、數(shù)據(jù)采集以及控制等任務，該綜合控制系統(tǒng)體積小巧，設計調(diào)試也很方便。按照概念來講，可編程控制器是一種以數(shù)字運算操作為重點的電子系統(tǒng)，其存儲器是可編程的，可以在內(nèi)部進行程序存儲，控制器可以執(zhí)行順序運算、邏輯運算、進行定時、計數(shù)以及算數(shù)等，并可以通過數(shù)字或者是輸入輸出控制需要控制的機械生產(chǎn)過程。可編程控制一般包括輸入接口、編程接口器、中央處理器、擴展接口、輸出接口、電源以及存儲器和后備電源。

一般來說，可編程控制器具有以下幾個優(yōu)點：第一是可靠性高，目前來看，可編程控制器是所有工業(yè)控制器中可靠性最好的，并且會隨著科技水平的發(fā)展，其可靠性還會有提高。例如，三菱F X I以及F X Z系列的平均無故障時間可以達到3 0萬小時，在實際工程中，一般可以認為其是永遠不會壞的控制裝置，使用中可能發(fā)生的故障一般是可編程控制器外部的開關、傳感器以及執(zhí)行器等器件。第二是編程比較方便，容易使用。一般的可編程控制器采用的是與實際的電路接線圖非常接近的梯形圖，這種編程方式很容易理解，可以方便工作人員進行編程。第三是環(huán)境要求低，適用范圍特別廣泛，可編程控制器可以使用各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，應用廣泛。最后是能夠與其他裝置配置方便的進行聯(lián)結，可編程控制器的接口外部接線以及電平轉(zhuǎn)換很少，對于開關量，其輸入一般是無源出點開關量，輸出則是繼電器、晶體管等各種形式，可以很直接的接到各種不同類型的接觸器以及電磁閥等。而對于模擬量，只要求模擬信號電平在一定的范圍之內(nèi)，如士10V以及士20m A，就可以很方便的轉(zhuǎn)換特性，不需要增加電平轉(zhuǎn)換，除此之外還可以運用熱電偶進行轉(zhuǎn)換，更加方便。各種顯示和印象輸出可以用很方便的接口形式進行輸出，數(shù)據(jù)通訊問題，則只需要同軸電纜和普通的RS232或者是普通RS422接口就行，不必考慮具體問題。

3　PLC在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應用

常見的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)一般由通用變頻器、反饋元件、PLC、調(diào)節(jié)器和電動機等幾部分組成。要想使各組成部分發(fā)揮作用，就要明確控制目標，制定合理的控制方案，盡力變頻調(diào)速控制原理圖。

3.1水箱恒水位控制要求

水箱控制要求是在提供可靠的供應水時，能夠盡可能的節(jié)約水資源以及電能，將水位控制在一定范圍內(nèi)。另外還要用通用的變頻器去驅(qū)動電機，按照不同的水位來決定不同的頻率，確定不同的進水量。

3.2水箱恒水位的控制方案

該系統(tǒng)的被控量是水箱中的水位，水位是一個非線性的物理量，不能采用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，一般是用BANGBANG控制器，按照這種情況可以設計兩套方案：

方案一：用PLC代替BANG-BANG控制器，以單片機為控制的核心，可以增強該系統(tǒng)軟硬件功能，使其具有液位顯示、打印以及報警等功能，PLC的作用是是作過程控制器電機的啟停以及指示燈控制等問題。

方案二：用PLC組成調(diào)節(jié)器，為整個系統(tǒng)的核心，而這不僅能夠完成過程控制的任務，還能夠有選擇以及切換頻率的功能。

以上兩種控制方案中，PLC不僅可以完成過程控制的基本要求，而且可以根據(jù)過程控制的要求完善調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)變頻控制調(diào)節(jié)，進而提高整個控制系統(tǒng)的可靠性。

3.3PLC程序設計注意事項

一般情況下，通常采用順序控制設計法，先作出功能表圖，之后再根據(jù)現(xiàn)場信號以及PLC軟繼電器編號對照表，寫出邏輯表達式，畫出梯形圖。需要注意的是，在設計變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的梯形圖設計時，PLC為控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器，應該按照下表進行對照，明確聯(lián)結位置。同時要看到各公布的狀態(tài)問題，在本系統(tǒng)中，一些工步是唯一的，另一些工步則是有多種選擇的，因此要根據(jù)上一工步的頻率以及本工步的執(zhí)行時間對一般情況下的功能表進行修改，進而寫出合格的邏輯表達式以及梯形圖，同時，工步的工作狀態(tài)的一個重要因素就是該工步的執(zhí)行時間，不同的定時時間可以通過若干個定時器進行串聯(lián)，增加定時時間以及把串聯(lián)的各個定時器的工作切換看做選擇不同的頻率控制信號，進而增加頻率選擇。

4　結語

變頻調(diào)速系統(tǒng)應用范圍廣，其控制方式也多種多樣，PLC是其中重要的一個組成部分，本文針對水箱恒水位控制系統(tǒng)，分析了PLC在其中的作用。隨著科技的發(fā)展，各種各樣的、性能更好的的控制器將會出現(xiàn)，促進變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的發(fā)展。

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