PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用分析

楊丁成

[摘? ? 要]隨著時代的發(fā)展與社會的變革，在中國特色社會主義的新起點，邁向新征程的當下，大眾對于生活品質(zhì)的追求，表現(xiàn)出前所未有的“熱情”，在不斷強化對于各項能源的開采與使用的同時，也希望能夠借助高新技術(shù)的發(fā)展，使日常生活能夠更加智能化、科技化和卓越化。近年來，隨著環(huán)保節(jié)能生活理念逐漸被大眾所接受，成為指導大眾生活的“主流”生活理念，“低碳生活”已經(jīng)成為大眾追求生活品質(zhì)之中，最為顯著的表現(xiàn)。而電氣能源的使用，作為大眾生活中“必不可少”的事物，卻受制于其自身傳統(tǒng)的“高污染、高能耗、低效率”的影響，成為長期以來阻礙大眾“低碳環(huán)?！鄙罾砟钭非蟮缆飞系摹敖O腳石”。本文結(jié)合時代發(fā)展的潮流，聚焦于電氣自動化中的PLC變頻節(jié)能技術(shù)問題，通過對其全方面、多角度、分層次的剖析，堅持以事實為依據(jù)，以問題為導向，提出切實可行的建議與舉措，促進電氣自動化設(shè)備中PLC變頻節(jié)能技術(shù)的深化發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]電氣自動化;PLC變頻節(jié)能設(shè)計技術(shù);探討與思考;建議與舉措

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–0–03

Application Analysis of PLC Frequency Conversion Energy Saving

Technology in Electrical Automation Equipment

Yang Ding-cheng

[Abstract]With the development of the times and social changes， at the moment of the new starting point of socialism with Chinese characteristics and moving towards a new journey， the public has shown unprecedented "enthusiasm" for the pursuit of quality of life. While continuously strengthening the exploitation and use of various energy sources， they also hope to make daily life more intelligent with the help of the development of high and new technology Technology and excellence. In recent years， as the concept of environmental protection and energy conservation has been gradually accepted by the public and become the "mainstream" life concept guiding the public's life， "low-carbon life" has become the most significant performance of the public's pursuit of quality of life. The use of electrical energy， as an "essential" thing in public life， is subject to the influence of its own traditional "high pollution， high energy consumption and low efficiency"， which has become a "stumbling block" in the pursuit of the public's "low-carbon and environmental protection" life concept for a long time. Combined with the development trend of the times， this paper focuses on the PLC frequency conversion energy-saving technology in electrical automation. Through its all-round， multi angle and hierarchical analysis， this paper adheres to taking facts as the basis and problem as the guidance， and puts forward practical suggestions and measures to promote the deepening development of PLC frequency conversion energy-saving technology in electrical automation equipment.

[Keywords]electrical automation; PLC frequency conversion energy saving design technology; discussion and thinking; suggestions and measures

自改革開放以來，隨著我國社會主義市場經(jīng)濟體制的不斷完善與發(fā)展，我國第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也呈現(xiàn)出“蓬勃發(fā)展”的態(tài)勢，社會經(jīng)濟也得到迅猛的提升，并以經(jīng)濟為基礎(chǔ)，不斷催生高新技術(shù)的發(fā)展。而電氣技術(shù)作為大眾所熟知的技術(shù)，無論是工業(yè)領(lǐng)域的使用，還是生活領(lǐng)域的運用，都有著“不可替代”的重要作用。尤其是進入新時代以來，隨著“大眾對美好生活的向往”不斷攀升，作為保障大眾生活水平的基礎(chǔ)，電氣技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，自然成為大眾所關(guān)注的重點。而確保電氣技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定而可靠的供電是當前電氣技術(shù)發(fā)展的方向與趨勢。受制于長期以來電氣技術(shù)所存在的高能耗低效率的問題，電氣技術(shù)的發(fā)展，始終有一定的“瓶頸”，有效提升電氣自動化的程度，并有效提高其節(jié)能技術(shù)的效率，成為電氣技術(shù)當前值得思考的問題之一。

1 電氣自動化節(jié)能技術(shù)的基本概念及重要意義

所謂的電氣自動化節(jié)能技術(shù)的基本概念，究其根本，從本質(zhì)上來看，其實質(zhì)可分為以下幾個方面來看：①電氣自動化技術(shù)的概念。電氣技術(shù)是指電能的獲取、處理、運輸及使用的全過程技術(shù)及全過程相關(guān)配套設(shè)備的制造技術(shù)，就是一切與電能相關(guān)的技術(shù)，小到生活中常見的開關(guān)技術(shù)，大到人類探索宇宙的航天技術(shù)，都是電氣技術(shù)的直觀表現(xiàn)。而電氣自動化技術(shù)，就是將這一電氣技術(shù)結(jié)合時代發(fā)展的背景，引入以計算機科學及技術(shù)為代表的高新技術(shù)，最終實現(xiàn)電氣技術(shù)及電氣設(shè)備的自動化控制。②節(jié)能技術(shù)的概念，節(jié)能技術(shù)是伴隨電氣技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。電氣技術(shù)受制于客觀條件的影響，在實際的工作中，電能的消耗與損耗的過程，都包含著大量的浪費因素。而節(jié)能技術(shù)的概念，就是最大限度地減少電能在轉(zhuǎn)換過程中的消耗與損耗，實現(xiàn)電能效率的最大利用化。③是電氣自動化節(jié)能技術(shù)的概念所謂電氣自動化節(jié)能技術(shù)的概念，就是在實現(xiàn)電氣技術(shù)及電氣設(shè)備自動化控制的同時，最大限度地減少電能的消耗與損耗。以我國國情來看電能的獲取需要耗費大量的自然資源，而在這獲取的過程中，耗費自然資源所帶來的對自然環(huán)境的影響，也是極為不利的，尤其是在耗費大量自然資源后獲取的電能也不能得到100%應(yīng)用，更是成為電氣自動化技術(shù)的“壁壘”?；诖?，電氣自動化節(jié)能技術(shù)對于電器自動化設(shè)備技術(shù)而言，具有極其重要的現(xiàn)實意義和深遠的影響。

2 PLC變頻節(jié)能技術(shù)的簡要介紹

PLC變頻節(jié)能技術(shù)又稱為可編程邏輯控制器變頻節(jié)能技術(shù)，是專門服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的一種數(shù)字運算電子操作系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。通過可編程存儲器的控制，在PLC變頻器（即可編程邏輯控制器）內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、控制、計數(shù)、分析、處理及算術(shù)操作等指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入及輸出各類機械的運行及生產(chǎn)過程。一般來看，可編程控制器由內(nèi)部CPU，指令數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)存儲器、輸入/輸出設(shè)備、電源模塊、數(shù)字模擬等模塊化單元組成。通過對電氣化設(shè)備中自動化元件的可編程邏輯控制，在優(yōu)化電氣化設(shè)備線路的同時，達到最佳的節(jié)能效果（即電氣化設(shè)備中電流、電壓等頻率的邏輯控制）。

3 PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的控制要點簡述

3.1 電氣自動化節(jié)能技術(shù)的電阻調(diào)節(jié)

以電能在實際過程中損耗的現(xiàn)象來看，絕大多數(shù)的損耗來自電阻的層面。以電氣自動化控制的電路來看，電阻在整個集成電路中的作用，是以一定的固定值存在的，進而有效控制電氣自動化集成電路中的電流值，因此，在電氣自動化集成電路中的電阻，是無法進行有計劃的“調(diào)節(jié)”，為有效降低電氣自動化設(shè)備的導線自身的電阻，有效防范電能的損耗。以導線電阻電阻率的公式可得，選擇導線電阻率較小的材料（表1），可以有效防止電能的損耗，這對于PLC變頻技術(shù)的引入，也具有十分積極的意義。此外，合理設(shè)置變壓器的距離，縮短電能輸送的距離，也能對電氣自動化節(jié)能技術(shù)的電能損耗的降低，起到積極的影響。

3.1.1 采取高壓輸送，降低電能損耗

對于遠距離電能輸送而言，根據(jù)歐姆定律可知，較長的輸送距離，將會直接影響電能的損耗，進一步降低電能的傳輸效率?；诖耍h距離電能輸送往往采取“高壓”的辦法，即利用變壓器來加大電能所輸送的電壓，在“不可避免”的經(jīng)過導線電阻率的影響下，實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)條件下電能的損耗降低，也是常用的技術(shù)手段之一。在現(xiàn)實中，利用PLC變頻節(jié)能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓輸送的全過程“控制”，能夠及時對高壓值進行“監(jiān)測”、“補充”與“調(diào)節(jié)”。以自動化的形式對高壓值進行控制，在減少人為因素干擾的同時，降低高壓輸電的干擾頻率，實現(xiàn)高壓輸送的“穩(wěn)定性”提升。

3.1.2 增加無功補償設(shè)備，優(yōu)化電能使用效率

無功補償設(shè)備又稱無功功率補償設(shè)備。其能夠在電力供電系統(tǒng)中，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低變壓器和導線線路的損耗，有效提高供電效率，改善供電環(huán)境的技術(shù)設(shè)備。但在實際的應(yīng)用過程中，應(yīng)該注重實際用電環(huán)境的考慮，綜合使用環(huán)境因素影響，利用PLC變頻技術(shù)對預定的用電環(huán)境進行預先的編程，利用新技術(shù)對電氣自動化技術(shù)進行有效地提升，綜合選擇功率合適的無功補償設(shè)備，才能最大化地發(fā)揮其功效。

3.2 PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的實際應(yīng)用

在當前，電氣自動化節(jié)能技術(shù)已經(jīng)在大眾的生活中得到了廣泛應(yīng)用，而PLC變頻節(jié)能技術(shù)尤以家用電器上的有效應(yīng)用為主（如空調(diào)、冰箱、智能家居等）?？傮w來看，PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用將會呈現(xiàn)出“愈演愈烈”的趨勢。具體而言，在生活中的表現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.2.1 智能燈具的應(yīng)用

以生活中智能節(jié)能燈具的應(yīng)用來看，首先智能燈的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)意義上的認為進行燈具“開關(guān)”的行為，將燈具的啟停交由燈具自身來控制，通過識別環(huán)境因素的變化實現(xiàn)燈具的自動化控制。而常見的“智能路燈”，則在實現(xiàn)自動化控制的同時，實現(xiàn)了路燈的“節(jié)能化”，通過收集太陽能，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能進行儲存;當需要智能路燈工作時，則將電能通過“儲能”設(shè)備儲存的能量進行合理功率的“釋放”。在這一過程中，通過PLC變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠使智能節(jié)能燈具的正常使用遵照一定的可控編程程序，能夠最大化地實現(xiàn)智能節(jié)能燈具的節(jié)能效果。在真正意義上實現(xiàn)了電氣自動化節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。

3.2.2 變頻空調(diào)的應(yīng)用

變頻空調(diào)關(guān)鍵技術(shù)科學的應(yīng)用應(yīng)當體現(xiàn)在加強對儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，確保在變頻空調(diào)系統(tǒng)在供電不足的情況下，通過儲能系統(tǒng)可以進行能量的供應(yīng)，并且儲能設(shè)備在日常變頻空調(diào)系統(tǒng)通電的情況下能夠自行儲能。科學的利用儲能技術(shù)能夠保證整個變頻空調(diào)穩(wěn)定，有效降低電量的使用，以達到節(jié)約電能的真實作用。因不同地區(qū)的環(huán)境不同，受冬季寒冷氣溫的影響，所以在應(yīng)用變頻空調(diào)技術(shù)時還應(yīng)加強對太陽能供電技術(shù)的應(yīng)用，將太陽能轉(zhuǎn)換到變頻空調(diào)系統(tǒng)中并使其能量通過相關(guān)設(shè)備傳送出來，以達到能量輸送的作用。變頻空調(diào)技術(shù)應(yīng)將風能、太陽能、機械能以及電能等相關(guān)能量進行有效地轉(zhuǎn)換和應(yīng)用。

3.2.3 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)作為我國重要的電力基礎(chǔ)電氣化設(shè)施，在PLC變頻節(jié)能技術(shù)的影響下，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的不斷優(yōu)化進步有以下幾個重要的體現(xiàn)：①集群化控制，將多個逆變器進行并聯(lián)，以集群化的方式對各逆變器實現(xiàn)精準化控制，按照不同的電流、電壓要求，最大程度地優(yōu)化并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)各組成部分的工作效率，在一定程度上實現(xiàn)節(jié)能效果;②諧波檢測實時化，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的諧波是客觀存在且不可避免的，為最大限度地減少諧波對于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的影響，就必須優(yōu)化諧波的檢測系統(tǒng)，對諧波實現(xiàn)實時檢測、精準識別、有效處置，在減少并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)諧波干擾因素的同時，實現(xiàn)最佳的節(jié)能效果。

3.2.4 工廠變頻器的應(yīng)用

變頻器是通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。依托內(nèi)部可控邏輯編程技術(shù)來實現(xiàn)IGBT的開斷進而調(diào)節(jié)電壓和頻率，根據(jù)實際需求來提供必須的電源電壓，進而達到節(jié)能的目的。另外，變頻器還有很多的保護功能，如過載保護等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，工廠變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展與時代的進步，我國對于能源的使用，依然是我國發(fā)展道路上一段時間內(nèi)的“重要策略”。受制于我國現(xiàn)階段電能實際的主觀及客觀影響因素的存在，PLC變頻節(jié)能技術(shù)下電氣自動化設(shè)備相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，必須結(jié)合時代發(fā)展的潮流，通過多技術(shù)的“融合式”引進，不斷提升電能的使用效率，才是當下電氣自動化設(shè)備節(jié)能技術(shù)發(fā)展的根本之道。

參考文獻

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