PLC在变频调速系统中的应用分析

2015-08-10 02:22重庆啤酒宁波大梁山有限公司浙江宁波315600

山东工业技术 2015年15期

骆　俊（重庆啤酒宁波大梁山有限公司,浙江　宁波　315600）

PLC在变频调速系统中的应用分析

骆俊
（重庆啤酒宁波大梁山有限公司,浙江宁波315600）

摘要：PLC是变频调速系统的重要组成部分，本文简要论述了PLC的概念以及其特点，并且通过水箱恒水位控制系统对PLC在变频调速系统中的应用进行了分析。

关键词：PLC;变频系统;水箱恒水位控制系统

0　前言

可编程逻辑控制系统（即PLC）是一种重要的工业控制装置，是计算机技术、通信技术和自动控制技术等结合的产物，是一种专门用于控制工业过程的设备。变频调速器是一种现代化的只能调速的“元件”，是现代自动控制系统中重要的组成部分，具有可靠性高、用途广泛等特点。如何将PLC与变频调速器结合起来，从而实现电机工作过程的有效控制，是变频调速控制系统的设计关键，也是自动控制生产的关键所在。

1　变频器系统的特点

变频器系统是一种新型的交流电动机变频调速装置，目前，工作人员可以利用变频器的变频功能进行一定范围内的调速控制。一般说来，变频器具有调速精度高、过载能力好、功能完善、响应速度好等特点，能够很方便的应用于各种场合，进行高精度的控制。在各种异步电动机调速中，性能最好的是变压变频调速系统，这一系统可以调节定子电压以及频率等，而在这种情况下，机械基本为平行移动，转差率不变，效率最高。

2　PLC概念及其特点

PLC即可编程逻辑控制器，是一种新型的工业控制装置，具有运行可靠性好、维修方便以及功能强大等特点，第一台真正意义上的可编程逻辑控制器诞生于1969年，目前来看，可编程逻辑控制器已经成为了一种重要的、应用范围广的的工业用控制器。初期的可编程控制器只适用逻辑控制场合，以此来替代继电器。现在的可编程控制器应用广泛，可以应用到过程控制、位置控制等各种应用场合。可编程控制器步进拥有以前控制的优点，还能吸收其他设备的特点，在实际工程场合可以完成逻辑控制、工程控制、数据采集以及控制等任务，该综合控制系统体积小巧，设计调试也很方便。按照概念来讲，可编程控制器是一种以数字运算操作为重点的电子系统，其存储器是可编程的，可以在内部进行程序存储，控制器可以执行顺序运算、逻辑运算、进行定时、计数以及算数等，并可以通过数字或者是输入输出控制需要控制的机械生产过程。可编程控制一般包括输入接口、编程接口器、中央处理器、扩展接口、输出接口、电源以及存储器和后备电源。

一般来说，可编程控制器具有以下几个优点：第一是可靠性高，目前来看，可编程控制器是所有工业控制器中可靠性最好的，并且会随着科技水平的发展，其可靠性还会有提高。例如，三菱F X I以及F X Z系列的平均无故障时间可以达到3 0万小时，在实际工程中，一般可以认为其是永远不会坏的控制装置，使用中可能发生的故障一般是可编程控制器外部的开关、传感器以及执行器等器件。第二是编程比较方便，容易使用。一般的可编程控制器采用的是与实际的电路接线图非常接近的梯形图，这种编程方式很容易理解，可以方便工作人员进行编程。第三是环境要求低，适用范围特别广泛，可编程控制器可以使用各种恶劣的工业环境，应用广泛。最后是能够与其他装置配置方便的进行联结，可编程控制器的接口外部接线以及电平转换很少，对于开关量，其输入一般是无源出点开关量，输出则是继电器、晶体管等各种形式，可以很直接的接到各种不同类型的接触器以及电磁阀等。而对于模拟量，只要求模拟信号电平在一定的范围之内，如士10V以及士20m A，就可以很方便的转换特性，不需要增加电平转换，除此之外还可以运用热电偶进行转换，更加方便。各种显示和印象输出可以用很方便的接口形式进行输出，数据通讯问题，则只需要同轴电缆和普通的RS232或者是普通RS422接口就行，不必考虑具体问题。

3　PLC在变频调速控制系统中的应用

常见的变频调速控制系统一般由通用变频器、反馈元件、PLC、调节器和电动机等几部分组成。要想使各组成部分发挥作用，就要明确控制目标，制定合理的控制方案，尽力变频调速控制原理图。

3.1水箱恒水位控制要求

水箱控制要求是在提供可靠的供应水时，能够尽可能的节约水资源以及电能，将水位控制在一定范围内。另外还要用通用的变频器去驱动电机，按照不同的水位来决定不同的频率，确定不同的进水量。

3.2水箱恒水位的控制方案

该系统的被控量是水箱中的水位，水位是一个非线性的物理量，不能采用常规的PID调节器构成闭环控制系统，一般是用BANGBANG控制器，按照这种情况可以设计两套方案：

方案一：用PLC代替BANG-BANG控制器，以单片机为控制的核心，可以增强该系统软硬件功能，使其具有液位显示、打印以及报警等功能，PLC的作用是是作过程控制器电机的启停以及指示灯控制等问题。

方案二：用PLC组成调节器，为整个系统的核心，而这不仅能够完成过程控制的任务，还能够有选择以及切换频率的功能。

以上两种控制方案中，PLC不仅可以完成过程控制的基本要求，而且可以根据过程控制的要求完善调节器，实现变频控制调节，进而提高整个控制系统的可靠性。

3.3PLC程序设计注意事项

一般情况下，通常采用顺序控制设计法，先作出功能表图，之后再根据现场信号以及PLC软继电器编号对照表，写出逻辑表达式，画出梯形图。需要注意的是，在设计变频调速控制系统的梯形图设计时，PLC为控制系统调节器，应该按照下表进行对照，明确联结位置。同时要看到各公布的状态问题，在本系统中，一些工步是唯一的，另一些工步则是有多种选择的，因此要根据上一工步的频率以及本工步的执行时间对一般情况下的功能表进行修改，进而写出合格的逻辑表达式以及梯形图，同时，工步的工作状态的一个重要因素就是该工步的执行时间，不同的定时时间可以通过若干个定时器进行串联，增加定时时间以及把串联的各个定时器的工作切换看做选择不同的频率控制信号，进而增加频率选择。