PLC控制与变频调速系统设计及应用闫鹏天

PLC控制与变频调速系统设计及应用闫鹏天

闫鹏天

（沈阳高精数控智能技术股份有限公司辽宁沈阳110168）

摘要：PLC控制是变频调速系统设计的重要组成部分，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了PLC控制器变频调节意义以及PLC变频调速系统中的具体应用环节，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就其设计中应注意的问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：PLC控制；变频调速；系统；设计

1前言：

变频调速系统设计是一项实践性较强的综合性工作，其中PLC控制的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对PLC控制问题的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化变频调速系统在实际工作中的最终整体效果。

2PLC概念及其特点

PLC即可编程逻辑控制器，是一种新型的工业控制装置，具有运行可靠性好、维修方便以及功能强大等特点。一般来说，可编程控制器具有以下几个优点：第一是可靠性高，目前来看，可编程控制器是所有工业控制器中可靠性最好的，并且会随着科技水平的发展，其可靠性还会有提高。例如，三菱FXI以及FXZ系列的平均无故障时间可以达到30万小时，在实际工程中，一般可以认为其是永远不会坏的控制装置，使用中可能发生的故障一般是可编程控制器外部的开关、传感器以及执行器等器件。第二是编程比较方便，容易使用。一般的可编程控制器采用的是与实际的电路接线图非常接近的梯形图，这种编程方式很容易理解，可以方便工作人员进行编程。第三是环境要求低，适用范围特别广泛，可编程控制器可以使用各种恶劣的工业环境，应用广泛。最后是能够与其他装置配置方便的进行联结，可编程控制器的接口外部接线以及电平转换很少，对于开关量，其输入一般是无源出点开关量，输出则是继电器、晶体管等各种形式，可以很直接的接到各种不同类型的接触器以及电磁阀等。而对于模拟量，只要求模拟信号电平在一定的范围之内，就可以很方便的转换特性，不需要增加电平转换，除此之外还可以运用热电偶进行转换，更加方便。各种显示和印象输出可以用很方便的接口形式进行输出，数据通讯问题，则只需要同轴电缆和普通的RS232或者是普通RS422接口就行，不必考虑具体问题。

3PLC控制器变频调节意义

作为依托技术创新发展起来的电力拖动系统，基于PLC控制的电机变频调速系统在运行的过程中往往能够促进我国经济建设的可持续发展，并由此促进企业人员对电力拖动系统的熟练掌握和科学运用，促进各类问题的解决。关于PLC控制器变频调节意义，笔者进行了相关总结，具体情况如下：

3.1良好的节能性

该系统在运行的过程中往往能够对电机每个运行环节的合理调控，并确保各设备的效果充分发挥。不仅如此，该系统在运行的过程中实现了能源的合理化运行，节约了资金，确保工业企业的高效发展。不仅如此，该系统还能够在最大程度上降低系统负载，并确保电机容量的减少，带动电机设备的安全、稳定运行。

3.2促进电机的高效运行

基于PLC控制的电机变频调速系统在运行时，往往具有很强的调节功能，故而能够在操作失误的背景之下，规避电机损坏现象的出现。一般情况下，该系统在正常状态下，往往以较低频率运行，并在满足运行时间要求的状况下开展系统的调整工作，从而实现了整个系统的安全运行。

3.3提升电机效率

由于PLC控制结构简单，具备多种优越性，故而可以广泛地运用在机床、传送、起重等领域中。此外，该系统在运行的过程中还能够提高设备的运行寿命以及效率，同时可以不断进行完善优化。不仅如此，该系统在运行的过程中往往还具备较强的系统性、综合性，并加强了对于计算机、微电子等技术的运用，实现了电机变频速度调节效率以及质量的提升，带动电机运行、生产安全性的提升，规避了人为、自然因素对设备的损害。

4PLC变频调速系统中的具体应用环节

4.1功能系统的基本理念

起重机作为变频调速系统中的核心要素，要注重不同部位的运转趋势，技术人员要根据变频系统理念进行设计创新，并由PLC系统对它们进行统一检测控制。起重机所涉及到的部件具有多样性，主要包括吊钩升降、大车以及小车的正常运转等，可以根据变频调速系统的功能理念进行数据分析整理，变频系统按照起重负荷承载量适当的改变电机的运行方式，并进行适当的调整。

4.2触摸屏

触摸屏作为工业产业中的核心要点，具有特殊的功能效果，当与PLC系统相连接后，可以根据触摸屏的软件功能进行深入开发研究，主要包含系统参数的分析、密码的修改、以及故障的维修检测。这种触摸屏系统能够进行人机界面交换，操作简单便捷，而且人机界面能够进行故障的维修和防御，有效连接上位机和下位机之间的信息传递，并进行全面监控调整。

4.3PLC控制系统

PLC控制系统由多种零散部件构成，要合理控制电源电压的运行情况，当与上位机连接后，能够进行层次化处理，从而实现实时通讯。PLC系统所具有的功能主要包含三个方面，第一，接收并处理由负荷重量测量仪传输过来的信号，并按照实际测量结果对不同的车型进行方向控制，第二，及时接收并处理变频调速仪器所传递的信息，起到了一种防止吊钩下滑的效果；第三，接收并分析处理控制系统传输过来的信号，及时采取有效措施进行防御。

4.4变频调速控制系统

一般情况下，当PLC系统中的信息与变频调速系统相互作用时，变频器所产生出来的交流电具有不稳定性，并持续不断的对电机设备进行驱动，从而使电机的运转速度越来越快，并且能够及时进行调整。PLC设备系统主要依据变频器的设计理念进行应用研究的，变频系统设备主要应用于吊钩、大小车类型的电机。由于起重机的大车运行距离相对较长，需要设定一个合适的调速运行范围和运行距离。

5设计中应注意的问题

5.1启动变频器时

在启动变频器时，不能迅速地把给定电压达到设定值应该逐步达到设定值来实现软启动功能，这样就会减少起动电流对电网的冲击破坏，还节约了电能的损耗。在启动阶段不能调节PID，防止出现震荡现象。负载过大时，可以在变频器的侧边加上电抗器来减少变频器高次谐波的影响。

5.2将变频器与PLC相连接时

对PLC进行接地时要按照规定的接线标准和接地条件，连线应使用双绞线或者屏蔽线这样可以提高抗噪声能力，注意和变频器用接地线要不是同一根。当电源条件不好时，可以将噪声滤波器和降低噪音用的变压器接入PLC的电源模块和输入输出模块的电源线上。如果在同一个操作柜安装了PLC和变频器时，尽量把与变频器有关的导线和PLC有关的导线分开。在PLC和变频器连接时，由于弱电控制强电的因素，所以要注意到连接时的干扰避免出现由于干扰造成的变频器故障发生，导致变频器和PLC受损。

5.3在进行变频切换时

电机在变频供电方式下切换时，必须保证接触器闭合和断开的顺序和开关时的时间，防止电机绕组产生的感应电动势加载到变频器的输出逆变桥上，造成损坏。在PLC自动调节时，PLC运算中断要定时防止受到扫描周期的影响，可以依据系统的调速指标和控制精度来设定中断的时间周期，当然也要考虑到系统在给定到系统运行输出时的时间的延迟。

6结束语

综上所述，加强对PLC控制与变频调速系统设计的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的变频调速系统设计工作过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]姜素霞，闫艳霞，杨小亮.基于PLC控制的恒压变频调速供水系统设计与仿真[J].郑州轻工业学院学报（自然科学版），2011，（1）：6265.