PLC控制与变频调速系统设计及应用

PLC控制与变频调速系统设计及应用

张黎

河南省南阳市乐凯华光印刷科技有限公司河南南阳473000

摘要：随着微电子技术和信息技术突飞猛进的发展，可编程逻辑控制器技术也在不断完善和提高，作为我国现代工业控制的三大支柱之一，目前我国已将可编程逻辑控制器应用于冶金、机械、矿业等各个领域，推动了我国工业的发展。本文主要分析了PLC控制与变频调速系统设计及应用，并对设计中需要注意的问题进行了简单说明。

关键词：PLC控制；变频调速；系统设计；具体应用

1前言

PLC技术在不断提高和发展，越来越多的工业企业将其应用于工业设备中，变频调速系统设备与PLC相结合减少了损耗电能、可靠性较高并且操作过程简单、经济效益十分明显等一系列的优点，合理利用变频调节系统和PLC控制的优越性并将其应用于所需要的各个领域，来推动它的发展。

2PLC变频控制系统的基本概述

PLC变频控制系统作为工业生产的重要组成部分，包含着不同的程序设置，主要分为输入模块和输出模块。对获取到的信息进行统一分析和处理，编程器需要对整个系统进行调整和维修，输入输出模块具有不同的功能效果，根据系统内部的容量来进行分配。用户根据信号的传输进行控制处理，从而促进PLC设备的有序操作。PLC控制的变频器的使用得到了广泛推广，PLC控制的变频器已被应用于生产设备行业中，明显提升了触点之间的安全接触，有利于提升PLC系统的稳定性操作。在PLC变频器运行中可以根据数量的变化程度适当的调控变频内部系统。PLC控制变频器可以进行模拟控制，这种调控方式能够全面掌握变频器的基本运转状态，通过读写分析变频器内部寄存器，就可以在短时间内实现对变频系统的综合控制。要掌握数值中的电压变化情况，数字输入一般根据变频器的操作说明连接，通过电压信号数值确定信号的传输速度。在应用程序中应依据PLC阻力的大小来计算电压和电流值，有利于提升变频系统的安全性和可靠性。

3变频调速及分类

3.1按变频电源的性质分类

按变频电源性质分类可分为电压型变频器和电流型变频器。对于交—直—交型的变频器，中间直流环节采用什么样的滤波器是电压型变频器和电流型变频器的主要区别。在电路中间环节，直流环节多采用大电容滤波器，直流电压波形平直，施加在负载上的电压值一般不会受到负载的影响，电压值基本保持不变，电压型变频器通过逆变的方式输出的交流电压形状大多为矩形或阶梯形，但是当通过电动机负载滤波器后波形接近正弦式，其含有的谐波分量较大。其优点是其运行方便，几乎不受负载等因素的影响。缺点是当负载短路时或者在变频运行时投入了负载，都会出现过电流的现象，需要短时间内采取有效措施进行保护。

3.2电流型变频器

在电路中间直流环节多采用大电感滤波电流波形平直，其不受施加在负载上的电流的影响，所以电流值比较稳定类似于电流源这就是电流型变频器。通过应用电流型变频器来控制直流电流时可以通过改变直流电压的方式，从而形成可调节的直流电源进一步可以控制输出。因为电流的可控性好的特点所以电流型变频器可以限制因负载短路问题引起的过电流现象，经常用在频繁加减速和四象限运行的地方。交—交变频器没有滤波电容，但是供电电源的低阻抗使它具有电压源的性质所以也属于电压型变频器，有的交—交变频器用电抗器把输出的电流波形变成矩形波，让它具有电流源的性质这时属于电流型变压器。

3.3PLC的介绍

PLC中文名为可编程逻辑控制器，PLC是一种在数字运算操作下的电子系统，主要应用在工业环境中，其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时和计数与运算操作等指令主要采用可编程的存储器，同时在控制不同类型的机械生产过程时主要采用数字或模拟式输入输出的方式。在工作运行时PLC想要实现控制功能主要通过执行反应要求的客户程序，用户要求的程序需要不断重复输入直到停机或者切换到stop工作模式，这样PLC输出的信号才能不断的反馈可能会发生变化的输入信号。

4PLC控制变频调速系统设计

4.1PLC控制变频器的方法

在采用PLC控制变频器时常用两种方法模拟量控制法和通信方式。模拟量控制的方法操作简单而且直观，在通过此方法实现对变速器的控制时主要是利用变频器的I/0端子将变频器的跟随速度设置成某个模拟量的输入，一般一个模拟量通道中只能有一个变频器。通信的方法不单单实现了对变频器的控制，还可以获取变频器的运行状态，它操作方式很简单只需要把变频器看做为一个设备，PLC来通信来读写出变频器内部的寄存器从而实现了对变频器的控制。

4.2变频器中数值型信号的输入

变频器中也存在一些频率、电压等数值型指令信号的输入，有数字输入和模拟输入两种，数字输入在给定时通常应用变频器面板上的键盘操作和串行接口，模拟输入给定时一般通过接线端子的内部，通常电压信号为0～10V/5V或者输入的电流信号为0/4～20mA。接口电路因输入信号来决定，所以在选择PLC的输入模块时必须要依据变压器的输入阻抗来决定。如果变频器和PLC的电压信号范围不同时，又加上变频器和PLC的输入、输出端晶体管所允许的电压、电流的限制因素，所以需要将限流电阻用串联的方式接入来确保开关时不超过PLC和变频器输入输出端的允许容量。

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

变速调控技术和PLC相结合让两者优点共同发挥更有益于现在企业的发展。通过对以上问题的合理分析可以看出PLC控制系统的变频调速技术越来越先进化，对工业设备起到了一种合理操控的技术优势。在未来的工作中需从细节问题出发加大设计研究力度，将理论知识与实际操作相互结合，进行全面控制，使变频器具备主导、提升等控制功能，从而带动生产控制的不断提升。

参考文献

[1]曹亚丽.PLC电梯控制系统设计[J].可编程控制器与工厂自动化.2011（01）

[2]任超.如何应用PLC控制交流变频调速控制系统[J].电子制作.2013（04）

[3]于成龙.PLC控制与变频调速系统设计及应用[J].数字技术与应用.2017（03）