电力驱动系统电气工程与自动化控制的PLC应用

电力驱动系统电气工程与自动化控制的 PLC应用

贾玲玲

海南电网有限责任公司文昌供电局 海南省文昌市 571300

摘要：随着我国对外开外力度的增加，我国的国际化经济贸易发展水平逐渐提升，船舶作为我国重要的交通运输工具，对促进我国的进出口贸易具有重要作用。自动化控制PLC技术是船舶运输的关键技术，对保障船舶电力驱动系统的正常运行至关重要，此次论文先是对该技术的优势及特征、应用意义以及船舶电力驱动系统的原理及优势进行了分析，随后又对其在系统中的应用展开了深入探讨。

关键词：电力驱动系统；电气工程；自动化控制；自动化技术；PLC应用

随着电气工程的发展，电力驱动系统已被广泛应用于船舶运输行业当中，致使民众逐渐开始关注船舶电力驱动系统的发展问题，尤其是在自动化控制PLC应用方面，其对电力驱动系统的运转具有重要影响。自动化控制PLC技术的应用，可提高电力驱动系统的智能化水平，确保电力系统运行的安全性以及稳定性，使其能够更好的为船舶行业提供服务，促进我国船舶行业的长久发展。

1. 自动化控制的PLC技术概述

1. 技术优势

受科学技术发展的影响，自动化控制PLC技术的优点主要表现为以下三点：第一点，具备完善的硬件设施，技术的设备安全十分简单、方便，虽然技术操作专业度较高，但操作流程较为简单，技术人员按照操作指南即可完成该技术的应用；第二点，虽然PLC技术的应用会涉及诸多的设备器件，但是在实际操作过程中，该技术应用的程序编程操作十分简单，其中包括众多的程序指令内容，既能够保障PLC技术应用作用的充分发挥，又能够满足电气工程自动化控制的各类需求；第三点，该技术具有自我修复功能，当技术应用出现问题时，技术系统会自动对问题进行修复，并做好修复记录，以便于后期检测工作的开展。

2. 技术特征

（1）自动化控制技术作用的最大发挥，需要PLC技术与其他辅助技术的有机融合，有助于电力体统的自动化发展；（2）该技术应用的程序设计较为简单，无需消耗大量的人力以及物力资源，有助于资源的节约，有助于程序设计成本的降低；（3）安全性能高，可靠性能强。该技术的应用可确保电气设备及系统的运行不受外界因素的干扰，更不会让设备或者是系统出现无理由停止运行的问题；（4）该技术的检修流程十分简单，当设备或者是系统出现故障时，该技术会自动进入程序的检修状态，可自动诊断与解决多种故障问题，以此确保技术应用的价值得以正常发挥，有助于提高技术应用效率。

2. 电力驱动系统自动化领域PLC的应用意义

1. 促进电力系统智能化

在电力驱动系统中，各设备的自动化性能偏低，PLC技术的应用，能够在一定程度上提高系统的智能化，使得系统的部分功能能够自动化完成操作与控制。技术应用的具体操作是技术人员的电气数据提取需要在CPU中完成，而后用预设值与电气数据进行比较，通过数据的对比与分析，技术人员可以得出电气系统自动化运行的效率以及状态等，具体的还可以对系统中技术设备的运转情况进行监管。PLC技术的应用，可使得电力驱动系统的自动化以及智能化获得有效提升，有助于确保系统的安全运行，并为系统的维修提供技术支持。

2. 增加系统信息存储量

PLC技术在电气系统中应用的核心是CPU，即一个具有较强控制能力的计算机系统，该系统自身具有一定的计算能力，其程序的编写与数据信息的团建存储，可以通过CPU的运算功能来完成。为此，PLC系统的应用，有助于系统信息存储量的增加。电力驱动系统的运行，时间之长，其设计的各类运行数据信息数量之大，分类之繁杂，需要电力系统具备巨大的数据信息库，能够将大量的信息进行存储，在确保数据信息安全的同时，有助于为后期电力设备及系统的检测与维修工作提供理论及实操经验。

3. 船舶电力驱动系统的原理及优势

1. 系统原理

船舶中的电力驱动系统组成部分较为复杂，主要包括螺旋桨、电动机、电源、调节设备以及控制器等，电力驱动系统是船舶电力总系统的重要组成部分^[1]。系统运行过程中，电源处产生的电流会通过电力管理系、控制柜、配电系统以及开关等传送至电动机以及螺旋桨，电动机发动，螺旋桨旋转，船舶便会被驱动。

2. 系统优势

优势一：驱动系统中，电机与母线的电压频率及运转速度三者之间存在耦合关系，如若需要电动机正常运转，则只需要调借电网即可。优势二：直流电力驱动系统的应用，能够解决电流及电压的无功率问题，有助于电气系统功率密度的增加，有助于电气系统使用率的提高。优势三：系统中电机的静音性能强大，现如今已经被广泛应用于军舰以及潜水艇的制造工艺之中，可有效提升二者的隐身性能，进而有助于促进我国侦查事业的发展。优势四：电力驱动系统与传统的柴油驱动系统相比，结构更加简化，使用更加方便、快捷，且环保性能更高，不仅可以有效减少系统故障，还能够节约系统运行成本。

4. 船舶电力驱动系统中电气自动化控制PLC应用

1. 设计变频调速控制器

变频调速控制器是船舶电力驱动系统的重要组成部分，其运行质量直接影响着系统的运行效率及速度控制等。该控制器的运行原理是电气系统电源的调制，让统一的电流转换成为不同的频率的交流电，以此来完成对电动机运行速度的控制。依据速控原理，变频调速控制器主要分为两种，一种是电流调频，该类型的速控器种类较多，当前，在船舶电力驱动系统中，应用最为广泛的速控器是PWM变频器，另一种是电压调频。该速控器在电力网中的应用，可以将交流电转换成为直流电，随后由电路调节器对直流电进行处理，最后再由电路调节器将其转换成为交流电流。

2. 谐波控制模块的设计

谐波控制模块的设计需要一定的周期，其谐波是一种正弦波分量，其频率远高于基波频率，该波率主要分为高阶波与低阶波，高阶波对电力驱动系统的破坏性较大。谐波电流及电压的产生，会加大系统附加功能的消耗，进而影响系统的正产运行，具体表现为电机可能会出现振动现象，长期以往，电力设备及系统的均衡性会遭受破坏，最终会导致设备停止运转，系统出现瘫痪的问题等。与此同时，谐波控制模块所产生的信号会使得电磁元件的磁性增加，产生涡流效应，容易增加系统中金属零部件的损耗，加快零部件的老化速度，不利于系统运行的安全性。

3. 信号监测与电路调节

在船舶电力驱动系统中，系统信号的监测直接影响着系统整体的运行安全，防止系统运行存在安全隐患。在电气工程中，控制PLC技术的应用，主要依靠于LEM企业生产的AD-750型电流及电压传感器，针对于船舶电力驱动系统电流及电压信号的监测，使用的也是该类型传感器，下图1为该传感器信号采集的设计图^[2]。在此设计方案当中，ISCO24P型芯片的设计与安装主要是用于电流及电压信号的处理，随后通过处理后的信号会被总线回路传送至PLC存储器之中，最终完成信号监测操作。

图1 船舶电力驱动系统信号采集设计图

结束语：

自动化控制PLC技术本身具有完善的硬件条件，能够自行完成程序故障的修复，并且安装简单快捷，安全性能较好，其在电力驱动系统自动化领域的应用，具有促进电力系统智能化发展以及增加系统信息储存量的作用。此外，依据船舶电力驱动系统的原理以及优势，该技术的应用能够帮助技术人员完成变频调速控制器及谐波控制模块设计的同时，还可以监测电力信号以及调节电路等。

参考文献：

[1]胡敏. 电力驱动系统电气工程与自动化控制的PLC应用技术[J]. 冶金管理,2020(21):55-56.

[2]彭益武. 电力驱动系统电气工程与自动化控制的PLC应用[J]. 舰船科学技术,2019,41(20):70-72.