浅析变频器和PLC在传送带多种速度控制中的应用

李稳 张海龙 车焕

摘 要：社会经济的快速发展，给工业自动化提出了更高的要求。在不断融合吸收更多先进科学技术后，具有更高智能的自动化生产流水线的应用领域实现了进一步扩大。众多生产制造企业也在不断地提高生产流水线的传送速度，并积极试验以实现多种速度的控制能力。本文简要分析了变频器和PLC在传送带的多速度控制中的应用，提出可行性的建议和措施。

关键词：变频器；PLC；传送带；速度控制

当前，现代化的生产制造企业已经配备了具有更高智能的自动化生产流水线。为了能够更好地在生产制造过程中，提高产品的生产效率和品质，众多生产制造企业在不断地提高生产流水线的传送速度，并积极试验以实现多种速度的控制能力。文章将通过设计集合变频器与PLC优点于一体的多速控制电机来展示变频器和PLC在传送带的多速度控制中的应用优势。

1 变频器

变频器的工作原理是充分利用半导体器件在电力作用下产生的通断现象。经过通断状态的不同变化，电源能够从工频状态迅速切换为其他频率状态的电源，从而产生电控制。根据流水线传送带的多种速度控制的需求，控制电机所使用的变频器应主要采用交流-直流-交流的方式。

2 变频原理

控制电机所使用的交流-直流-交流变频调速系统中，变频器可以有以下结构形式。

2.1 用可控的整流器调压

如图1，结构简单，控制方便。但是输入环节采用可控整流器，输出的谐波较大，显示出一定的调压控制缺点。

2.2 用不可控的整流器整流，且使用斩波器调压

如图2，斩波器增设在主回路上并用脉宽调压，功率环节增加，但输入功率因数高，输出信号的谐波仍较大。

3 变频器参数设置

变频器的稳定运行离不开对各种状态参数的设定。这些参数都有相对固定的选择区间。一旦某个参数在设定时超出了正常范围，变频器就可能因此出现故障，面临停机和瘫痪。

3.1 有效控制方式

变频器的设定参数中关于有效控制方式的参数包括了速度控制、PID控制、转矩控制等。每一项控制措施在执行前，都应该事先检查整个设备的运行状况，同时要密切联系要求的控制精度后再做出决定。

3.2 电机转速

变频器的电机有时会处于低转速运行状态，而正常运行的电机所能达到的最低转速可以称之为最低运行频率。电机一直处于最低运行频率左右的运行对设备的损害不容忽视。由于低转速易出现散热不良，可导致设备电缆等物体发热自燃，后果严重。变频器的转速超出额定转速后运行的频率可称之为最高运行频率。电机如果长时间受到超负荷高速运转的影响，势必导致电机转子承担离心力的程度加重，容易引发故障。

3.3 载波频率

变频器参数设置当中，载波频率是需要特别注意的。载波频率设置值越高，其高次谐波分量就越大，在没有及时调整的情况下，容易引起电力电缆、电机和变频器的发热加剧。因此，载波频率的设定需要根据实际的变频器运行情况来定。

3.4 电机综合参数

关于电机运行性能的主要参数信息都可能记录在电机的铭牌上，主要有功率、电压、电流、频率、转速等。当变频器正常运行过程中，有时可能出现电机在某一频率点上出现共振现象，称之为跳频。由于跳频大多会出现装置较高的位置上，则可以有效避免。

4 PLC的考察选择

4.1 输入输出点数估算

PLC在选择时需要首先考虑估算输入输出点数的能力。在估算时要充分考虑到余量，一般输入输出点数的余量应该控制在15% 左右，这样得到的输入输出点数估算数据更有合理性。当然，在具体的应用中，如果PLC厂家出具的详细的产品介绍，就必然严格按照要求对输入输出点数按取整处理。

4.2 存储器容量的估算

存储容量是用来衡量PLC控制器本身所具备的硬件存储单元大小的。而硬件存储单元中的用户会使用到的存储单元容量则属于程序容量。因此可以看出，通常程序容量大小远小于存储器容量。对新使用的PLC控制器而言，在前期设计阶段，程序容量因无法确定用户应用程序的大小而变得不可知，只有完成设计工作后才能获得准确数据。

4.3 控制功能的选择

PLC的控制功能主要是考虑在运算、通信、控制和编程功能等方面。對运算功能而言， PLC中的逻辑运算、代数运算、数据比较、PID 运算等都可归类，属于高级运算功能；通信功能是PLC实现传送带多种速度控制应用的重要联系手段。主要是在设备运行时与管理网络之间形成准通信协议实现互联互通。控制功能包括PID 控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等；编程功能的优势在于可以离线编程。通过 PLC 和编程器共用的 CPU，可以在具体的编程环境中负责对编程器提供服务，服务完成后自动切换至运行模式。

5 通信系统硬件组成

当然，在现在花的工业自动化控制系统当中，变频器与PLC的组合应用最为普遍。人们也积极寻求更有效的PLC控制变频器方法。例如广泛采用的利用 RS-485 通讯方式实现 PLC 控制的应用。这种控制手段仅需要在 PLC 主机上装设RS-485通讯板及通讯模块，然后再嵌入功能扩展存储和编写（下转第155页）（上接第153页）基础于 PLC 面板，即可实现RS-485 通讯方式控制下的变频器多位多功能控制。

6 结语

本文结合变频器和PLC 的性能特点和工作原理进行了简要的分析，以此为基础探讨了利用变频器和PLC组合设计多变速电机的可能性。对变频器与 PLC在传送带多种速度控制中应用的关键技术进行了重点研究，让电动机满足了在多种速度之间转换的工业生产要求，确保生产流水线上的传送带能够适用于不同工作环境，根据生产需要自行设置速度，提高生产效率及水平。

参考文献：

[1] 刘东华.多线程中实现 MFC成员函数的调用[J].电脑编程技巧与维护，2003（03）.

[2] 张雪平.基于模糊控制的 PLC 在温度控制中的应用[J].电气传动，2005（08）.

[3] 朱世钊.电机调速系统的最优PID控制参数方法[J].桂林电子科技大学学报，2009（01）.

作者简介：李稳（1978 -），女，辽宁锦州人，专业：电机与电器。