电气设备自动化控制之PLC与变频器应用

电气设备自动化控制之 PLC与变频器应用

冯骏 1 梁润林 2

1. 中石化中原石油工程公司钻井二公司 河南濮阳 457000 2. 中原油田分公司供电服务中心 河南濮阳 457000

摘要：随着我国工业技术的不断发展,生产中对于电气设备的自动化控制技术重视程度也越来越高,在原有设备的基础上,不断增强自动化水平,已经成为了推动产业发展的重要手段之一。随着电气设备中的变频器和PLC的不断应用,设备的自动化控制质量和效率都有了长足的进步,对于工作人员的生命安全保障也越来越高,为我国的产业自动化及未来的智能化提供了坚实的支撑。

关键词：电气设备；自动化控制；PLC；变频器应用

1PLC自动控制技术概述

PLC是可编辑程序逻辑控制器,可以利用计算机来实施在线编程,其构成主要包含输入模块、微控制器、输出模块、通信接口、存储器、各硬件单元等。其中,微控制器属于其最核心的一项内容,而其中的输入模块的主要功能是连接输入设备和微控器,输出模块的作用也与此相似,通信接口功效主要是在微控制器和外部设备间实现信息的相互传输,由此确保微控制器能有效对外部设备实施控制。可编辑程序控制器根据连接方式的不同可分为不同的类型,通常可把其分为整体式和模块式,这两种形式的主要区别是整体模式可以把所有部件都集中在一起,而模块式则可将各部件分装好,之后再通过总线将全部部件实施连接,促使其变成一个完整的整体。

2PLC与变频器在电气设备自动化控制中的应用要点

2.1电气设备的电压控制要点

电压控制在进行设备自动化的控制过程中是十分重要的,大型的功率电机设备在使用过程中往往采用高电压直接供电,从而造成系统的过电压危险性大大增加,也对工作人员的人身安全带来了一定程度的威胁,维护起来也更加的繁琐。而采用变频器和PLC可以控制和转换电压,通过控制设备系统的工作电压,来使得操作的安全系数大大提高。

2.2在顺序控制系统中的应用

目前大多数企业采用PLC技术作为顺序控制器。PLC技术在电气工程自动化控制模式下，有3种具体的应用：（1）对电气工程自动化系统进行远程控制和监督，既保证了电气工程人员的安全，又减少了人力资源的浪费；（2）在电气工程自动化系统中进行现场传感，确保电气工程自动化的控制水平；（3）对电气工程自动化系统主站级进行就地控制。

2.3DP通信协议在变频器中的应用

借助DP通信协议使变频器实现自动化控制,主要是把变频器与PLC自动控制技术设置成主站和从站,在具体运行和传输过程中需依据相应顺序来完成,之后由变频器呈现设备运行状态及故障报警情况,由此在自动化控制实现过程中,借助DP通信协议优化数据电报结构,其中网络数据主要包括参数值、过程数据。参数值体现的是变频器运行功能;过程数据则是变频器运行过程中的输出与输入速度反馈值,通过这一数值能获得频率给定值。在DP通信协议下,网络数据方式是自动的,以保证参数值、过程数据传输工作实现相互独立,这两者在具体运行过程中不会受到任何影响,保证变频器能在更稳定和安全的环境下运行,并同时还可保证各项工作任务能在系统统一指挥下正常有序完成,如此变频器便可以随时处于待命状态,使其更具安全性和高效性。例如,在数控系统中,加强PLC自动控制技术应用力度。数控系统都是非常复杂的,不但有直线型,还有连续型、点位型,因此在具体生产中,需根据具体应用所需来有针对性地对系统进行优化和改进。如今,大都使用的是定位型数控系统,例如对于孔洞机床来说,应大量应用定位型数控系统,因为这样能更高效地保证孔洞机床运行灵活性,同时还可进行全方位控制。在系统控制功能方面如合理应用PLC自动控制技术,可以使系统功能更加完善,最为常见的模式便是单板机模式,另外一种是全功能型数控系统,在这两种模式中,第二种的应用功能更完善,然而其成本比单板机模式高很多,因此这两种模式在具体应用中应根据具体情况来确定,如此才可以保证其应用效果的不断提升。

2.4模拟量信号

将PLC控制系统应用于变频器中还可实现对模拟量信号的有效控制,通过该控制系统在PLC模拟量输出模块与变频器模拟量输入端子间建立了紧密的联系,在实际控制过程中可有效实现对频率信号的传输,使变频器频率信号接收更为及时高效,使得在整个自动化生产线上可实现无极调速的效果。另外,PLC模拟量输入模块与变频器模拟量输出模块的有效连接,使得在控制过程中PLC可实时掌握变频器的输出频率。总之,PLC与变频器控制系统使得在无人操作的状态下系统可自动对进风强度、方向等加以严格的控制,有效保障了系统的安全运行。

2.5可以实现整个系统的模块化应用

电气设备自动化控制系统的模块化应用是PLC和变频器应用的一项突出作用。在传统的电气控制自动化设备运行过程中,一旦整个设备中的某一台设备出现故障,那么整个自动化控制系统都会停止运行,这对于整个生产线来说是十分不利的。而通过PLC和变频器的应用,可以通过对不同电气设备和模块来分别编写控制程序,采用不同的指令来输入和输出,从而实现对某一单一模块的直接控制,所以在某一个环节出现意外时,只需要关停该故障设备模块即可,不影响其他环节的运行,也避免了整条生产线的瘫痪。

2.6在开关控制中的应用

在PLC应用的初始阶段，只能合理应用于开关值的逻辑控制中。在后期，随着相关技术的进一步提高，PLC技术得到了更广泛的应用，开关值控制的水平和应用价值也得到了显著提高。以PLC在断路器控制中的应用为例，传统的断路器采用继电器实现控制，反应速度慢，而PLC技术的应用有效提高了断路器的反应速度和灵敏度。

2.7闭环控制预警

闭环控制是电气自动化实施过程中的重要组成部分,电气自动化预警系统在执行各项指令过程中会存在很多连续的指令,且指令会跟随工况发生变化,为保证运行时各机组安全性就需采取闭环处理模式,提高系统中数字量与模拟量的转化效率。该技术能为转化过程提供保证并强化转化时的相互性,如在温度闭环控制时,可通过技术控制把温度的曲线变化转化为电压信号反馈给中控计算机,最终以标准电流与电压的形式输出,得到最终的模型量。

此外,PLC控制系统在闭环控制系统中的应用可提高变频器设备的可靠性和操作便利性,使电气自动化执行各项命令的过程更加稳定和高效。PLC控制系统主要是通过泵类集中控制来实现,在PLC控制系统的选择上要根据不同泵的具体情况来加以选择与应用,以保证变频器可保持在最佳运行状态下。从PLC控制系统在闭环控制中的应用效果来看,具有其他控制系统所无法比拟的优势,有效简化了操作方法,使得变频器设备运行的可靠性与安全性大大提高,优化了闭环控制的整体性能。

3PLC自动控制技术在变频器中应用的注意事项

变频器在我国使用的时间较长,因此我国变频器种类有很多,各类变频器所具备的性能也是存在差异的,变频器价格高低与本身性能有较大的关系。因此,如想使PLC自动控制技术在变频器中得到良好的应用,最重要的就是变频器的有效应用。具体需对以下两方面加强注意:第一,企业需重视所用变频器电机带动负荷,根据具体情况合理选择电机带动负荷,让其与具体生产需求保持相符,之后再将PLC自动控制技术有效应用于变频器中,如此才可以得到理想的应用效果。第二,在选购期间,企业也需清楚,不是价格越高变频器越好,在选购过程中需对变频器制作工艺加强关注,以确保所选变频器具备高工艺水平。另外,也需对每种变频器性能进行全面深入的了解,并同时结合具体情况及所需选购变频器设备,使变频器设备性能能与企业具体生产需求相匹配,之后把PLC自动控制技术应用于变频器中,使PLC自动控制技术与变频器设备充分结合,以充分发挥两者最大优势。

结论

随着工业4.0时代的来临，PLC技术及变频器技术在我国各行各业中将扮演越来越重要的角色。将PLC与变频器结合起来，实现交流电机变频调速的自动控制，有利于提高电机控制系统的控制精度和稳定性，对进一步提高生产效率具有重要意义。

参考文献：

[1]李贺,王庆林,王军政.自动控制系统故障诊断技术的发展与展望[J].火力与指挥控制,2019(05):1-7.

[2]张搏.变频器中PLC自动控制技术的有效应用研究[J].中国新技术新产品,2020(07):43-44.