运用PLC和变频器实现电机多段调速

运用 PLC和变频器实现电机多段调速

申来宝 梁雷敏

陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪二号井 韩城市 715400

摘要：近年变频调速技术获得良好的发展空间，其控制精度突出、调速便捷、节能效果突出，可以达到直流电动机调速状态。但是在现代农业与工作快速发展的背景下，在自动化控制方面的要求更为严格，仅仅借助变频器调速已经无法进一步提高生产效率与质量，所以需要对PLC、变频器以及其他自动化工控设备进行综合使用，同时借助组态软件、人机界面等开展远程监控，是现代控制技术的主要发展方向。PLC是对通信、自动化控制以及计算机等技术进行融合的技术设备，因为其低成本、维修便捷、抗干扰能力突出、可靠性高、组合灵活等特点，在自动化领域具有重要作用，在自动化控制中有着广泛应用。

关键词：PLC；变频器；调速

1 PLC与变频器概述

1.1 PLC概述

PLC工作形式较为直观，采用循环扫描的方式。借助编程软件将用户程序输入、储存到PLC用户储存器中，PLC工作过程中对用户程序进行执行，在操作过程中，无法同时操作多个，需要根据分时原理开展。由此，即能够借助PLC正常运行执行程序。工作流程主要涵盖以下阶段，采样输入、执行程序以及刷新输出。

在PLC编程语言中，梯形图是应用较多的形象，PLC电路符号、表达方式和继电器电路原理图较为相似。为了提高PLC抗干扰水平，引进了相关硬件和软件抗干扰手段。PLC虽然具有较高科技含量，然而实际操作中并不复杂，同时调试和维护工作也较为便捷。

1.2 变频器概述

变频器涵盖主电路与控制电路等零部件，可以借助下式进行变频原理表述： ，对极对数P进行调整，能够实现电动机调速的目的，对S进行调整能够实现电机转差率调速，对f1进行调整能够促使异步电机电源频率发生变化。一般情况下，调整电源频率是调速的主要方法。借助科学分析三相异步电机和相关等效电路，获得：E1=ΔU+U1，基于E1和f1较大的情况，定子漏阻抗会减少，可以不计算ΔU，即可以获得定子电压，因此 。借助相关推理公式与科学计算能够获得：U1/f1=常数，即可以借助控制U1对E1进行控制。

2 变频器和PLC在多段速控制中的系统设计

2.1 控制功能的实现

对于多段速控制而言，对变频器和PLC进行有效利用，能够合理调控电机多段速。借助对变频器进行合理的应用，将该技术优势充分发挥出来，并借助回路控制实现多段速控制，回路中涵盖低速端、中速端与高速端，一般借助有效控制相应速端，能够有效控制电机速度。另外，融合PLC技术，通过调整变频器输入端有效控制开关量，同时还可以借助相关触摸屏和其远程监控性能，全面监控系统整体运行情况。将变频器和PLC充分融合到多段速中，能够充分提升系统运行可靠性与安全性，充分强化工作效率。

2.2 硬件配置

为了充分借助变频器和PLC技术对多段速进行控制，应该科学选择触摸屏、变频器与PLC等设备装置，比如选择SIEMENS公司及生产的S7-200系列PLC等。应该保证变频器额定功率高出电机相应功率，额定电流的设定应该超出1.5倍的交流额定电流。通常为了保证变频器可以和PLC有效配合，应该借助继电器开展变频器接点工作，操作相关程序时，需要注意防止由于接触不良和其他意外状况而造成错误操作以及失误等。为了保证将相关技术引入后，系统整体运行可以更加稳定与安全，应该注意在引入晶体管进行功能连接的过程中，对晶体管电压、电流和电容等问题进行综合考虑，防止因为不良因素而对系统稳定性和安全性产生影响。还需要注意变频器的参数设置。（1）变频器。对于变频而言，主要是将50Hz电源或是60HZ电源进行不同频率交流电源转换，促使电机可以变速工作。（2）电动机。根据电源类型，电动机主要涵盖交流与直流两种形式。其中，交流电机涵盖三相与单相两种形式；直流电机涵盖无刷和有刷形式。（3）变频器参数设定。

设定参数前，通常设定P0970=1、P0010=30，之后设定P0010=1、P0003=2，快速设定电机参数，之后修改P0010=0，同时设定P0701-P0703数值。

2.3 控制系统的I/O

借助分析系统实际工作状况并展开科学研究，同时对系统控制要求进行充分满足，PLC中系统开关量输入点数量应该达到4个以上，进行有效控制系统，应该对系统复位、中速启动、低速启动以及高速启动等功能进行控制。在这些开关量中，3个开关量输出应该对变频器中低速、中速以及高速进行输入信号作用，另外将该驱动交流电机功能充分发挥出来，进而充分保证系统工作可以根据具体区别速度开展具体运行。合理分配I/O设备与I/O点，对输出口与输入口进行科学分配。在输入口中，设备主要为SB1、SB2、SB3、SB4，分别代表低速启动、中速启动、高速启动与停止，相应PLC输入继电器，主要为X001、X002、X003以及X004。在输出口中，主要为低速、中速、高速三种控制方式，相关PLC继电器则是Y001、Y002以及Y003。同时，根据系统控制要求以及I/O分配，绘制接线图。

2.4 PLC控制程序

为了有效控制SB1、SB2以及SB3三个设备，即控制三种速度的按钮，应该借助PLC编程语言实现这一目标，促使相关按钮对Y001-Y003输出继电器的连接线圈进行有效控制，可以达到连续通电目的，另外促使不同继电器可以实现互锁功能，结束系统运行后，借助SB4按钮可以停止系统运行，促使不同输电器连接线圈之间能够实现断电（见图1）。

图1 PLC梯形图 

2.5 触摸屏画面制作

借助触摸屏画面制作开展农业与工业生产实践活动时，能够充分控制相关机械。借助引进人机界面，能够对传统生产实践中数据信息与控制面板设定进行替换，同时可以借助触摸屏技术对传统相关开关按钮以及指示灯等装置进行替换，借助远程监控功能实时监控系统实际运行状态，并直观显示运行数据与信息。操作人员借助合理操作触摸屏画面，有效获取相关信息数据，可以充分掌握相关机器工作状态，在状态发生异常情况之后能够及时确定故障方位以及原因，并及时制定故障排除策略，此种现代化操作方式较为便捷，可以充分降低工作人员操作错误或失误等。

选择西门子SMART LINE接触屏，其能够为机器和操作人员之间构建良好的桥梁，可以选择SIMATIC Win Cc flexible 2008软件组态。

第一，将SIMATIC Win Cc flexible 2008打开，构建Smart 700项目，构建连接-SIMATIC S7 200，采用MPI网络配置文件。

第二，组态画面（见图2）。

图2 组态画面 

对程序进行编译，同时向触摸屏中下载，对PLC和触摸屏建立通信连接。

2.6 调试系统

借助系统科学接线图，能够促使外部链接相关功能得到充分实现，借助相关技术对PLC梯形程序图、触摸屏程序等，同时向COT与PLC中输入，之后标准化设定运行模式，同时根据相关数据对外部工作模式以及变频器的低速、中速和高速等多段速工作模式进行科学设定，能够借助触摸屏控制对系统不同工作状态展开精准控制，同时可以有效控制电机调速。

3 结束语

借助硬件与软件设计、系统调试等，能够发现以变频器、触摸屏与PLC为基础的电机调速系统具有良好可靠性、节能性、便捷性以及灵活性，在实际应用中效果符合预期目标。另外，对变频器与PLC网络功能进行有效利用，可以促使不同电机构成的系统得到良好调速控制，应用前景广阔。

参考文献

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