PLC和變頻器實現(xiàn)電氣自動化控制的探討

黃子宸

南寧軌道交通運營有限公司 廣西 南寧 530000

PLC以及變頻器作為計算機技術(shù)中的重要產(chǎn)物之一，這兩者之間與傳統(tǒng)的控制技術(shù)相互結(jié)合，可以有效強化電氣自動化系統(tǒng)的控制功能，特別是在當前信息技術(shù)飛速發(fā)展的環(huán)境下，傳統(tǒng)的設(shè)備系統(tǒng)以及技術(shù)形式很難滿足當前諸多電氣企業(yè)的自身發(fā)展需求，再加上市場競爭形勢的不斷激化，電氣企業(yè)如果想要在市場競爭形式中謀求生存之路，并不斷推動自身技術(shù)革新，就務(wù)必要進一步實現(xiàn)電氣自動化控制，而PLC和變頻器的結(jié)合應(yīng)用，將是實現(xiàn)電氣自動化控制的關(guān)鍵所在[1]。因此，在不斷的研發(fā)與探索過程中，需要注重PLC技術(shù)及其原理，并深入分析變頻器技術(shù)應(yīng)用時的諸多特點，這樣才能夠?qū)LC和變頻器實現(xiàn)電氣自動化控制的關(guān)鍵點進行逐一挖掘。

1 PLC技術(shù)及原理優(yōu)勢

可編程邏輯控制器，也就是人們常說的PLC，這是一種重點應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)線領(lǐng)域中的控制系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)線應(yīng)用過程中，可以對計算機實現(xiàn)智能化的控制。

總體來說，PLC系統(tǒng)在硬件層面與PC是具有一定相同特性的，在運行結(jié)構(gòu)中以中央處理單元、電源功能模塊、存儲器、通信模塊等各個部分所組成，其系統(tǒng)中完全依靠可編程的存儲器執(zhí)行邏輯運算等智能化的指定操作，并通過一系列的指令輸送，借助數(shù)字或模擬輸入輸出的各類機械實現(xiàn)生產(chǎn)運行。

經(jīng)過多年來的研發(fā)與應(yīng)用，PLC整體操作相對簡便，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配件齊全、應(yīng)用性價比極高，加之編程十分簡單，在如今工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也極為普遍，并逐漸促使PLC成為了當前工業(yè)領(lǐng)域中工業(yè)生產(chǎn)控制的核心主體。

除此之外，正是因為PLC本身具有相對優(yōu)秀的抗干擾能力以及可靠的性能優(yōu)勢，促使PLC在各個領(lǐng)域生產(chǎn)線中的應(yīng)用十分關(guān)鍵?，F(xiàn)如今，PLC的應(yīng)用在各個領(lǐng)域中主要體現(xiàn)在運動控制、模擬量控制、數(shù)據(jù)控制、過程控制以及開關(guān)邏輯控制等諸多層面。

另外，在分析PLC常規(guī)性的幾種編程語言時，主要包括語句表語言、邏輯圖語言、功能表圖語言以及梯形圖語言這四個類型。

2 變頻器的技術(shù)特點的分析

2.1 安全性

從本質(zhì)上來說，變頻器自身的安全性能相對較高，而這種安全性能主要體現(xiàn)在以下這兩個層面。

首先，變頻器主要是以軟啟動方式為核心，啟動過程中不會發(fā)生沖擊電流情況，這樣也將規(guī)避電機損害問題，還可以適當性的減弱電網(wǎng)損害，確保相關(guān)企業(yè)內(nèi)部的電網(wǎng)處于安全穩(wěn)定的運行環(huán)境中。

其次，變頻器在應(yīng)用過程中，對于其他設(shè)備所產(chǎn)生的干擾影響相對較小，即便是一臺設(shè)備采用多個變頻器時，也不會對其他設(shè)備造成諧波干擾，其他的設(shè)備能夠正常穩(wěn)定的接收到電波訊號和控制指令，并有效降低設(shè)備故障發(fā)生的概率。也正是如此，相關(guān)企業(yè)也無需再額外購買、安裝濾波器，這樣將有效減少企業(yè)各項設(shè)備的檢修成本投入，為企業(yè)增添經(jīng)濟效益。

由此能夠看出，變頻器的科學(xué)應(yīng)用具有一定的安全性特點，而這種安全性不僅體現(xiàn)于變頻器自身，也體現(xiàn)于變頻器應(yīng)用過程中，對于其他設(shè)備所產(chǎn)生的安全保障。

2.2 保護性

在分析變頻器技術(shù)特點時能夠發(fā)現(xiàn)，變頻器的科學(xué)應(yīng)用能夠有效加強設(shè)備保護，其保護性能十分優(yōu)越。

一般而言，變頻器主要應(yīng)用模塊化的單元設(shè)計理念為核心，并深入對內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的各個零部件控制系統(tǒng)展開模塊化的控制管理，這種系統(tǒng)性的控制形式將有助于保護變頻器的各個零部件[2]。如果在應(yīng)用運行過程中，一旦某個模塊產(chǎn)生故障問題，相關(guān)維修人員也可以更為精準和快速的對其重點區(qū)域進行掃描檢修，這樣也將避免傳統(tǒng)維修工藝中要通過拆卸變頻機的方式進行維修，同時也能夠有效提升變頻器的整體使用壽命。

此外，變頻器還可以通過智能化的方式來調(diào)節(jié)電機運行頻率，尤其能夠?qū)㈦娏骺刂圃陔姍C負荷范圍數(shù)值之內(nèi)，這樣將規(guī)避由于電流較大，而導(dǎo)致的電氣元器件損傷問題，從而不斷強化電氣設(shè)備的保護效果。

比如說，以某工廠安裝PLC和變頻器的集成系統(tǒng)為例，如果該集成系統(tǒng)運行過程中內(nèi)部電機出現(xiàn)故障后，相關(guān)維修人員能夠通過切斷部分線路電源的方式進行檢修處理，這樣不僅可以確保工廠內(nèi)部其他設(shè)備線路的正常供電運行，也將有效降低由于停電行為對于其他設(shè)備所造成的損傷。由此也能夠看出，變頻器技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，能夠加強設(shè)備保護，這也足以體現(xiàn)出變頻器技術(shù)的保護性特點。

2.3 節(jié)能性

變頻器作為電氣設(shè)備中不可或缺的重要組成部分之一，其電機負載范圍自然存在不同，一般而言，變頻器能夠通過計算機編程技術(shù)設(shè)定電機轉(zhuǎn)速并有效保障電機轉(zhuǎn)速能夠處于在自身負載范圍中進行運轉(zhuǎn)，整個過程都將以科學(xué)化的標準控制電機的轉(zhuǎn)速，這樣將會防止電機轉(zhuǎn)速因為過高而導(dǎo)致資源浪費的情況發(fā)生。

另外變頻器能夠有效調(diào)整電機的專項轉(zhuǎn)速并結(jié)合設(shè)備加工制造生產(chǎn)需要更為合理化的設(shè)定變頻器的復(fù)合值范圍，還可以均衡系統(tǒng)能耗以及電機轉(zhuǎn)速這兩者之間的關(guān)系，從而減少系統(tǒng)能耗加重并達到降低設(shè)備燃油與電力消耗的目的，這也足以體現(xiàn)出變頻器所具備的節(jié)能特點。

從現(xiàn)階段的應(yīng)用情況來看，變頻器與PLC控制技術(shù)之間的有機結(jié)合，可以借助指令輸送的方式對電機電流做出科學(xué)控制，這樣將會顯著減少電流傳輸期間的流式，而相較于傳統(tǒng)的電力控制形式來看，這種方式更能夠凸顯節(jié)能效果。

2.4 功能性

在電氣設(shè)備中，最為常見的故障類型便是單元旁路故障問題，如果電氣設(shè)備運行期間由于變頻器功率問題而引發(fā)故障情況，變頻器的通信電路就能夠自動向主體控制系統(tǒng)進行報警輸送，此時的主系統(tǒng)會通過深入分析報警輸送信號的類型、數(shù)據(jù)信息參數(shù)等，有效判斷變頻器故障類型，還會判定發(fā)生故障的具體單元區(qū)域。

此外，隨著變頻器能夠精準性的確定故障單元之后，將會根據(jù)自動切斷功能切斷故障單元旁路，這樣將確保整體系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行狀態(tài)，還可以幫助相關(guān)維修工作人員提高維修工作效率，實質(zhì)性的提升變頻器的整體工作質(zhì)量。

通過對電氣設(shè)備中單元旁路故障的分析能夠發(fā)現(xiàn)，變頻器技術(shù)應(yīng)用在電氣設(shè)備中，其功能性特點極為明顯，只要對其進行科學(xué)應(yīng)用，就能夠快速排查單元旁路故障問題。

3 PLC和變頻器實現(xiàn)電氣自動化控制的關(guān)鍵點

當PLC和變頻器應(yīng)用在電氣自動化控制系統(tǒng)中時，能夠?qū)嵸|(zhì)性的強化電氣設(shè)備產(chǎn)品自身的儲存容量，而PLC本質(zhì)上作為一個獨立的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，可以為諸多用戶程序的內(nèi)存儲量提供較大的空間，同時也可以高效的提升電氣設(shè)備產(chǎn)品自身的智能化水平[3]。從某種角度來看，將PLC技術(shù)和變頻器同時應(yīng)用在電氣自動化控制系統(tǒng)中時，PLC技術(shù)將會對整體系統(tǒng)進行智能化控制，確保各項運行工作流程的通暢性，變頻器則能夠為整體系統(tǒng)提供安全穩(wěn)定的供電電壓，促使系統(tǒng)運行期間不同流程、不同環(huán)節(jié)處于相同的電壓穩(wěn)定環(huán)境中，這樣將會持續(xù)性的保障整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行效果，這也足以體現(xiàn)出PLC和變頻器在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用所產(chǎn)生的功能優(yōu)勢是多方面的。因此，在探討PLC和變頻器實現(xiàn)電氣自動化控制關(guān)鍵點時，主要分為以下幾個方面：

3.1 PLC和變頻器的科學(xué)選擇

在PLC和變頻器應(yīng)用在電氣自動化控制系統(tǒng)中時，需要優(yōu)先針對PLC和變頻器展開科學(xué)性的選擇。

按照常規(guī)情況來看，變頻器選擇過程中，要重點考慮變頻器的功率、品牌、電壓、負載、電流、應(yīng)用場所等多項因素。在選購期間，要格外注重變頻器配件是否配備齊全，反復(fù)檢查配件數(shù)量與結(jié)構(gòu)內(nèi)容。

針對PLC的選擇，則是要以實際應(yīng)用角度作為出發(fā)點，可以根據(jù)控制功能以及輸入輸出點數(shù)對PLC展開選型，尤其可以按照功能選擇大中小不同的等級選擇PLC。這里需要注意的是，整體性PLC對于用戶程序而言，選擇余地相對較小。

因此，基本輸入以及輸出點數(shù)，外加品牌將會深入決定著PLC的型號標準。而其中的模塊型PLC大多是以多種擴展模塊為主，對于用戶程序而言，可以相對靈活的按照輸入以及輸出點數(shù)科學(xué)性展開搭配與選擇。

與此同時，PLC和變頻器的型號選擇過程中，也可以按照不同質(zhì)量需求進行考察選擇，整體選擇標準要以適合PLC控制器作為重點；在變頻器選擇期間，務(wù)必要以選擇高質(zhì)量的變頻器為前提條件，確保實際生產(chǎn)運行效率和質(zhì)量，尤其是系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定效果極為重要。

3.2 PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用

PLC技術(shù)擁有著多項功能優(yōu)勢，其中較強的通用性，能夠促使PLC在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用更為流暢，再加上PLC自身的軟件功能，可以實質(zhì)性的取代繼電器控制系統(tǒng)中的個別器件，這樣將會從本質(zhì)上降低接線工作總量[4]。而且，PLC技術(shù)的合理應(yīng)用，也能夠促使電氣自動控制系統(tǒng)中產(chǎn)生較強的抗干擾能力，整體設(shè)備系統(tǒng)運行更為可靠穩(wěn)定。在電氣自動控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)一般會以閉環(huán)控制、開關(guān)量控制以及順序控制為主。

首先，在閉環(huán)控制中，PLC技術(shù)可以促使各類數(shù)據(jù)和信息展開輸出及錄入，為了可以真正達到預(yù)期設(shè)定的目標效果，可以在運行期間對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行修正處理。

其次，在開關(guān)量控制過程中，可以相對合理性的提高電氣系統(tǒng)綜合運行效率，顯著強化電氣設(shè)備運行穩(wěn)定性，借助PLC技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，相關(guān)專業(yè)人員也能夠?qū)﹄姎庾詣踊刂葡到y(tǒng)的順序性展開便捷性的控制管理，從而也能夠?qū)LC系統(tǒng)更為流暢的接入到順序控制結(jié)構(gòu)內(nèi)。

此時，系統(tǒng)將會呈現(xiàn)出現(xiàn)場傳感狀態(tài)，實現(xiàn)遠程控制模塊的多元功能，由此也將體現(xiàn)出PLC技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以促使電氣設(shè)備的運行變得更為高效流暢。

3.3 變頻器在電氣自動化控制中的應(yīng)用

在電氣自動化控制系統(tǒng)中，應(yīng)用變頻器可以實質(zhì)性的替代傳統(tǒng)電網(wǎng)控制柜或者是空氣開關(guān)等多個功能模塊，這樣也能夠促使系統(tǒng)的運行環(huán)節(jié)變得更為精簡，不斷降低經(jīng)濟成本的投入，同時也將提高整體運行生產(chǎn)效率。

從綜合角度來看，變頻器的應(yīng)用可以針對電氣設(shè)備的功率展開高強度的控制，尤其在電氣自動化控制系統(tǒng)運行過程中，電氣設(shè)備的功率如果過高，就需要采用高壓供電這樣，其整體的安全性能也會大大折扣。

彼時，注重科學(xué)化的應(yīng)用變頻器時，將會促使絕大多數(shù)的大功率電氣設(shè)備的供電電壓轉(zhuǎn)化為低電壓狀態(tài)，這種轉(zhuǎn)變也將有效增強電氣設(shè)備在使用過程中的整體安全性，也將有助于電器設(shè)備整體的維護和保養(yǎng)。

3.4 PLC和變頻器實現(xiàn)電氣自動化控制流程

當變頻器可以借助現(xiàn)場總線系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息快速傳輸?shù)絇LC中時，PLC將會專門負責(zé)通信數(shù)據(jù)信息的管理控制，隨后再將數(shù)據(jù)信息以轉(zhuǎn)發(fā)的形式，發(fā)送到后臺控制中心中，而此時的DCS將會借助PLC的聯(lián)網(wǎng)功能連接到變頻器內(nèi)，從而組成了過程控制系統(tǒng)，這將有效達成工藝與生產(chǎn)之間的組合控制[5]。

從當前現(xiàn)狀來看，PLC和變頻器的組合應(yīng)用，能夠?qū)鹘y(tǒng)技術(shù)形成創(chuàng)新調(diào)整，有效為相關(guān)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供科技革新，相較于以往的電氣設(shè)備而言，當電氣設(shè)備使用運行過程中，其危險性一般較大，并且存在隱蔽性危險，這也導(dǎo)致電氣自動化控制很難通過固有運行系統(tǒng)進行增強，而借助PLC技術(shù)和變頻器之間的組合使用，可以實質(zhì)性的提升設(shè)備運行過程中的安全性與穩(wěn)定性。

此外，電氣自動化控制本身是一項相對復(fù)雜的工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)備與整體操作流程相對繁瑣，采用PLC和變頻器時，可以相對降低中間環(huán)節(jié)的復(fù)雜程序，這也將促使電氣自動化控制系統(tǒng)能夠變得更加高效快捷[6]。當前的PLC和變頻器主要以計算機控制展開連接，所以這種計算機連接形式在實際的工作運行期間能夠顯著降低電氣設(shè)備所產(chǎn)生的電力消耗情況，并穩(wěn)定性的提高設(shè)備運行速度，真正實現(xiàn)資源節(jié)約目標。

從兩者實現(xiàn)結(jié)合的流程角度來看，PLC和變頻器的有機結(jié)合，促使計算機智能化的操作能夠融入到設(shè)備運行中，并對設(shè)備進行覆蓋性的檢驗，這樣可以觀察設(shè)備電流輸送變化情況，探明設(shè)備存在的故障因素，并在短時間內(nèi)制定出更為合理的維修計劃，而PLC和變頻器之間的組合使用，也轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的供電形式，其中的中間復(fù)雜環(huán)節(jié)明顯減少，這樣將提升設(shè)備運行的高效生產(chǎn)功能。

由此可見，在當前的發(fā)展形勢下，針對PLC和變頻器實現(xiàn)電氣自動化控制工作時，需要對PLC和變頻器的主體工作原理進行深入分析，并有效強化PLC與變頻器之間的技術(shù)創(chuàng)新調(diào)整，這樣才能夠真正實現(xiàn)電氣設(shè)備工作運行狀態(tài)的自動化管理控制效果。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)自動化控制管理已經(jīng)成為了諸多企業(yè)追尋的目標，而為了能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)自動化控制管理效果，需要有效加強對于PLC和變頻器的科學(xué)應(yīng)用，通過一系列規(guī)劃設(shè)計，真正體現(xiàn)出PLC和變頻器在實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)功能中的價值作用，持續(xù)完善對于電氣自動化控制系統(tǒng)的功能提升，而這也將真正實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)自動化控制管理的目標。