电机节能保护系统设计中PLC的应用探讨

刘婧瑶

【摘 要】近些年来，随着时代经济的飞速发展以及科学技术的日新月异，我国工业生产蓬勃发展的同时同样也面临着越来越大的生产控制操作难度，电机运行过程中能量的消耗较大的，如今，对于如何做好电机节能保护系统设计始终是当前工业领域研究的热点之一。而PLC技术作为现代化科学信息技术，其较高的可靠性和较强的扩展性为工业低耗能的发展带来了极其有利的影响作用。本文在对电机节能保护系统设计中PLC的应用进行研究分析时，首先分析了PLC技术的一些概念和特点，最后探讨总结了PLC技术在电机节能保护系统设计中的具体应用。

【关键词】PLC技术；电机节能保护；系统设计；应用

【Abstract】In recent years，with the rapid development of economy and the rapid development of science and technology，Chinese industrial production is flourishing and it is facing more and more difficulties in production control.The energy consumption in the process of motor operation is Large.And now，how to do a good job of energy-saving motor protection system design has always been one of the hot spots of industrial research.The PLC technology as a modern scientific information technology，its high reliability and strong scalability for the development of industrial low energy consumption has a very favorable impact.In this paper，the application of PLC in the design of energy-saving motor protection system is studied and analyzed，some concepts and characteristics of PLC technology are analyzed.At last，the application of PLC technology in energy-saving protection system design is summarized.

【Key words】PLC technology；Motor energy conservation；System design；Application

21世纪的今天，随着我国对能源有着越来越大的需求，进而对电能的现代化生产提出了更高的要求。经济多元化飞速發展的今天，我国电能在实际的使用过程中有着较低的合理利用率，相对落后的电极驱动控制进而造成了我国电机运行过程中往往有着相对较高的能耗，对于我国资源节约利用产生了极其不利的影响。因此本文对电机节能保护系统中PLC技术的应用进行探讨研究有一定的经济价值和现实意义。

1 PLC技术的相关概述

1.1 PLC的基本概念

PLC主要是可编程控制器的一种简称，主要用于工业环境设计的一种数字运算操作的基本控制装置。同时PLC的核心则是微处理器，通过对通信技术、计算机技术以及自动控制技术等加以采用，进而实现对工业生产的优化控制。

1.2 PLC的基本组成

一般而言，PLC主要是有存储器、微处理器、输入部件、输出部件、电源部件以及编程器等组成的，分为整体式（如图1所示）和组合式（如图2所示）。存储器主要有系统存储器和用户存储器，其系统存储器中存储的内容一旦断电其内容不会改变。微处理器主要是对设备状态信号加以接收，并将状态信号存入数据区，对PLC内部电路工作的状态加以检测，实现数据的运算功能、通信功能和存储功能。编程器主要是将用户程序写入，并对PLC工作的状态进行监测，进而实现多种编程语言。

1.3 PLC技术的特点

PLC技术在工业自动化领域的发展中，有着相对较广的适应性，就其实质性而言，PLC技术往往有着一定的优点，不仅仅有着简单的编程和较强的抗干扰能力，同时在实际的使用过程中也有着一定的遍历性，并对工业生产中的安装、设计和维护等工作的进行带来了极大的技术优势。PLC在较为恶劣的环境中也能投入使用，并为企业的工业生产节约成本，PLC系统运行的过程中有着较高的可靠性，保证了工业生产制造中对新生产工艺的要求，并有着相对较好的适应性和便捷性。

2 PLC技术在电机节能保护系统设计中的应用

2.1 电机节能控制系统中主电路和控制电路的设计

基于PLC技术的电机节能保护系统设计，其主电路和控制电路在实际的设计过程中，更要借助于PLC技术的优点，进而实现主电路和控制电路的优化设计，如图3所示。

图3 基于PLC技术的电机节能保护系统设计

首先就主电路的设计而言，其电机中的主电路主要有直流发电机回路和双馈电动机控制回路共同构成，双馈电动机的负载由直流发电机设置，双馈电动机的定制绕组将其在50Hz的工频电网中接上，并将转子绕组借助于变频器实现其供电，通过对其频率、幅值以及相位进行控制，进而对双馈电机的转速和定子侧的一些功率因素进行控制。

最后就控制电路的优化设计而言，其双馈电动机节能控制系统的相关控制电路主要借助于PLC，并将其作为控制器，主要是对检测电路的检测信号进行接受，通过对电机的实时参数进行分析，进而对接触器线圈和变频器的输出进行控制，进而对双馈电动机的运行状态进行合理的控制。

2.2 电机节能控制系统中瞬态参数检测电路设计

电机节能控制系统中瞬态参数检测电路设计的过程中，其电极转速检测电路不仅仅由旋转编码器组成，同时也由脉冲隔离放大电路构成，转速借助于旋转编码器对其进行采集，并将其向脉冲信号转换，进而实现脉冲隔离放大电路的处理，最终实现PLC对脉冲信号的识别处理，实现电机的转速。

2.3 电机的起步控制电路设计

电机的起步控制电路设计的过程中，其双馈电机由于定制在对工频电网连接的过程中，通过将转子和变频器加以连接，一旦电机启动的时候，电机定制绕组和转子绕组不存在相对运动，其电路处于短路状态，当瞬间起动过程有着较大的电流时，不可以对直接起动方式加以采用，尽可能的对间接起动方式加以采用，借助于PLC技术，通过对转子绕组运行参数进行实时检测，并对转子励磁电源的瞬态输出参数和电机转子绕组过程中的运行参数进行控制，并将其在电机转子绕组中接入，进而实现了双馈电机的起动节能控制。

起动控制电路设计的过程中，要想保证变频器在合适的电流下有着相对稳定的馈电，其控制系统就要对电机异步模式下转子侧电流的相位进行检测。相位馈入点控制电路工作过程中，首先引出双馈电机转子侧接线，并对其进行电路切换，进而由PLC控制，同时在异步模式下，对必行的正向过零点进行检测，并将其脉冲逐渐的送到PLC系统，一旦PLC对触发信号检测出时，其内部程序将会对计算机变频器和转子侧相位同步过程中其延时时间加以计算，当借助于PLC对变频器启动过程中，变频器就会将三项电压输出。PLC对电路切换过程中，避免了变频器输出的高电压对检测电路的破坏，通过将变频器和电机转子连接，从根本上保证了电机的顺利稳定的馈电，其工作也逐渐的处于双馈模式。

2.4 电机变频器容量释放电路设计

电机变频器容量释放电路设计的过程中，首先就通用变频器存在的问题进行分析，当前变频器在实际的工作过程中，常常伴有变频器容量的浪费，并将电机节能的目的加以削弱，进而难以从根本上实现电机的节能保护。而PLC技术在电机变频器容量释放电路设计中的应用，首先就要借助于现有的通用变频器的条件，并将输出的电流逐渐提升，在对变频器容量进行释放的过程中对降压的方式加以采用，进而实现电机的节能保护。一般而言，理想中的变压器的原边和副边的一些电压比和电流的反比相同，同时也和相应的线圈匝数比相同，通过对降压变压器的特性加以掌握，进而实现对变频器容量的释放的一种电路。将变频器在变压器的原边连接，保证电机的转子和电压器的副边连接，一旦电机工作在重载的条件下，比如说2.5kW的电机在1350rmp重载的条件下工作，其电机的功率因素=1，变压器副边的电压=13V，电流=9A，变频器也就将39V的电压和3A的电流输出，通过将变频器的电压和电流进行3倍的提高，可将变频器的容量释放3倍，进而实现电机的节能保护。

3 结语

随着时代经济的飞速发展，现代化电机节能保护系统设计过程中，通过借助于PLC技术的应用，不仅仅保证了电机运行过程中有着一定的安全性和可靠性，同时也实现了电机的节能和保护作用，进而推动了我国工业建设的节能性发展。

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[责任编辑：田吉捷]