基于PLC与变频器的交流电机

张文龙（曲阜师范大学　工学院,山东　日照　276826）

基于PLC与变频器的交流电机

张文龙
（曲阜师范大学工学院,山东日照276826）

摘要：PLC技术近来来的飞速发展使其在电器操作系统中得以广泛运用，这里就以PLC技术与变频器的交流电机之间的关系和实际生活等方面入手进行讨论。

关键词：PLC技术；交流电机；变频器

随着社会的发展和进步，各学科之间的交流和互动越来越多，同时学科的多交流也促进了学科之间的互补，各项技术不再是“单打独斗”得到了全方面的技术支持，从而得以飞速发展，以PLC技术为例，在电子技术方面得以完善的发展后，在电气设备等方面进行了广泛运用，从而使机电设备的操作更为简单，效率更高。

1　PLC与变频器的交流电机

生产技术的不断突破和创新，运行过程中的速度可调配技术已成为一种基本要求。随着交流电机的可调速的发展日趋完善，传统的自流电机已有被可调速转动的交流电机取代的趋势。上个世纪中期以前，串级调节是主要的交流电机的调速方式，但是操作流程复杂，且不容易进行控制。在此之后，晶闸管技术的开发成功，是变频器在交流电机中运用广泛，此时可以通过改变电源的频率从而调节电动机的频率。这类方法可以再很大范围内进行调速，可操作性强，同时器械本身也能承受，但是性价比低，操作系统的设计繁琐。此外的可控硅的移动调节也是一种方法，其运作原理是F*V=U*I，能量守恒订立的运用，F值（外部阻力）减小时，可改变U值（电压），此时的V值也会受到影响从而改变，因此在控制硅角时电压的改变就能间接的控制速度的大小，但此方法要求电路的发生相位能够进行变换，且相应的脉冲具有一定的可调节幅度。因此就需要PLC技术作用在变频器的交流电机的操作应用。

2　变频器调速的自动化

（1）PLC与变频器。PLC作为一类数字化，电子化的设备，通过将算法，程序，计数等手段进行储存后，加以运用的手段，运用在工业生产中的机械设备中，其价值得以最大幅度的展现，其设计理念就是为了达到原先技术所不能完成任务，对性能进行括展。

（2）PLC的内部设计。PLC技术也可以说是运用于工业设备的特殊计算机，其内部结构依然由和计算机相似的电源，CPU，接口线路，输入和输出电路，储存器五个部分组成。中央处理器在整个系统中主要是负责数学和逻辑运算，并且在系统中是中央控制的重要部分。处理器则负责储存各类数据和程序。接口线路是PLC与外部设备连接的借口，与外部设备相连接的主要途径。其中输入输出电路的作用分别是，输入电路主要负责对输入系统中的信号进行转换与隔离，在被转换和隔离的电信号进行输入后输出电路对其电平信号进行无限放大，以此让设备运行。电源，是设备动行的重要组成部分。

（3）运作流程。PLC程序运作分为3个过程，首先是数据指令的输入，程序对命令的运行，指令的执行和输出，上述的是三个过程称为PLC的一个运算周期，处理器在内部就是循环执行这三个步骤。

3　PLC对变频器的控制方法

（1）变频器端子控制。变频器受PLC开关量信号的控制，而输出信号作用于变频器，对变频器进行，启动，停止和复位的操控。组合变频器中的高中低三个端子都受PLC终端控制，此方法称为端子控制法，以此实现多段调速的操作运行。此方法对变频器的控制极为频繁，PLC的数据输入和输出点数变高，并且是由开关量来进行调速控制，无法实现平稳变速，变量精确度不达标，使用不广泛，多用于精确度低，变频数低的系统中。

（2）模拟量与通信控制。变频器在这里收PLC设备中的DA模拟量进行控制，一般情况下，DA模块在一个通道下仅能控制一台变频器，此过程称为模拟量控制，其运作过程为：PLC的数字量在通过DA模拟量的转化后变成4-20m A的电流信号，或是10V以下的低压电压信号对变频器进行控制，从而PLC的数字量产生了变化，与此同时模拟量的变化则实现了对电机的速度调配。这种控制法的优点是程序设计简单，速度的变化过程平稳，设备运作时稳定性强，但用电压信号来输出模拟量的过程中，如果电缆线的控制时间长，则会在控制线路中产生低电压，对整个系统的设备的正常运行会带来危险。

4　PLC与变频器的广泛应用

在经济化的建设过程中，电力是不可或缺的重要因素，轻工业和重工业都需要电力的支持，才能进行生产作业，所以在日常生活中，随手关灯，充电设备充满电就拔下等好习惯都能节约能源，把能源“用在刀刃上”，发挥其在生产生活中的最大价值。因此需要大力发展水力发电，风力发电和太阳能发电等技术含量高，对环境污染小的发电技术。稳定和环保的能源供应是一个国家国富民强一方面的象征。如果注意电力能源的转化过程，高耗能和高污染的产业不进行整治，不仅是对自然环境的极度破坏，同时严重污染了人民的生存环境。随着我国逐渐走入了大国和强国的行列，对对世界的自然环境的保护也承担着巨大的责任，所以开发环保型能源，也是我国今后持续发展的必经之路。

PLC与变频器的节能控制系统对降低风机控制系统的能源消耗问题上扮演着很重要的角色。此过程中PLC与变频器可以根据风机系统的实际运行状况进行调速处理，可以根据实际的运行情况进行编程，在收到不同的信号时做出不同的调节反应，直接作用于风机的电机上根据风量复核的大小进行转速的变频调速，节约电力能源，达到高性价比的运行。

在PLC与变频器进行数字化的控制后，大型空调的风机控制系统技术得到了提升，降低了风机电动机的实际负载功率，在运行过程中达到了设备的节能降耗的目的。用一台容量为200KW的大型空调设备进行举例，采用PLC与变频器的自动调速装置后，降低了设备运行耗能，也降低了排放。空调设备在进行了节能改造后，设备本身更加节能，同时也降低了设备损耗，也降低故障率，减少维护费用，不但不会提高成本，反而经济效益更大，可以说是商家和消费者双赢的局面，不仅性价比高，同时又节能，而且还减少了环境污染。

5　结语

当代社会下，PLC与变频机的对交流电机的调速问题是电器产业的大问题和大方向，电机调速控制系统的完善离不开PLC技术，所以对PLC控制系统的日益完善也是发展变频机的交流电机的控制技术的基础，两方面的有机结合对提高机电产业的生产水品和产品效率有着重要关系。

参考文献：

[1]顾晓辉.运用PLC和变频器实现电机多段调速[J].田机床电器，2011(03):231-232.

[2]张燕宾.变频调速应用实践[M].机械工业出版社,2012(03):141-142.