电机多段速控制中PLC和变频器技术探析

甘梓坚

摘 要：PLC与变频器技术已发展得越来越成熟，被广泛应用到相应的行业与设备中，并推动着设备技术的革新。将PLC与变频器技术应用到电机多段速控制当中，可以有效地实现平稳安全的控制，并且能够有效推进电力行业与变频技术的发展及进步。

关键词：电机多段速控制；PLC；变频器

中图分类号：TP272 文献标志码：A

PLC作为一种新型自动化控制技术设备，编程相对简单，维修起来也比较方便，成本低，但抗扰能力较强，还能灵活组合。变频器技术在调速方面操作非常简单，控制起来相对较容易，调速范围也比较大，还具备节约能源的效果。在电机多段速控制中实现两者的有效结合，对促进电力行业的发展有重要意义。

1 PLC和变频器介绍

PLC的工作方式比较直观，就是简单的循环扫描。将用户程序利用专业的编程软件向PLC当中的用户存储器进行输入与存放，在PLC运行过程中，执行用户程序，操作时不能进行多个同时操作，而要按照分时原理来进行。由此，就可通过PLC的正常工作过程来执行程序。整个工作流程总体可分为3个阶段，即输入采样→程序执行→输出刷新。

PLC相应的编程语言中运用比较多的是形象直观的梯形图，PLC的表达方式及电路符号与继电器的电路原理图很相似。PLC为了增强自身的抗干扰能力，采取了一系列的软件与硬件抗干扰措施。虽然PLC科技含量很高，但实际操作起来却非常方便，调试及维护也较容易。

变频器的主要组成部分是控制电路与主电路，可用公式表述变频原理：

改变极对数p可实现电动机速度的变化，改变s可实现电动机转差率的变化，改变f1可实现异步电动机电源频率的变化。通常情况下，改变速度常用的方法是变化电源频率。通过对三相异步电动机及其等效电路的科学分析，得出：E1=U1+ΔU，在f1与E1的值相对较大时，定子漏阻抗相应来说就会变小，而ΔU相应可以不予计算，这样就得到相应的电动机定子电压，所以U1≈E1∝f1Φm。通过各种相关公式的推理及科学的计算，可以得到

=常数

这样就能通过对U1的控制实现对E1的控制。

2 电机多段速控制中PLC与变频器技术的系统设计

2.1 实现控制功能

在电机多段速控制中，有效利用PLC与变频器技术，可以科学合理地实现对电机多段速的合理调控。通过运用变频器技术，利用该技术的各种优点，实现对电机多段速控制就要对回路进行控制，回路当中又包含高速端、低速端及中速端，主要通过对相应速端进行有效控制，可实现对电机速度进行有效控制。同时结合PLC技术，可对变频器的输入端实现开关量的控制，并且，还能利用相应的触摸屏设备及其特有的远程监控功能，实现对整个系统的监控。通过在电机多段速控制中有效地加入PLC与变频器技术，可以使整个系统运行得更加安全可靠，系统工作效率也能得到有效提高。

2.2 硬件配置

要有效利用PLC与变频器技术实现对电机多段速控制，就要科学合理地选择合适的PLC、变频器及触摸屏。首先要确保变频器額定功率不小于电动机相应的功率，然后设定变频器额定电流要比1.5倍交流电机设定的额定电流高。一般情况下，要使PLC与变频器有效配合并正常使用，需要运用继电器完成变频器的接点工作。还有一种情况，就是直接运用晶体管或其他相关继电器中本身自带的节电开关相关元器件等实现变频器和上位机之间相互连接的功能，之后才能有效得到运行状态及其他有关的指令，同时配合使用继电器完成相应的接点活动，在执行相关操作的过程中，要特别注意不要因为接触不良等意外情况而出现操作失误或错误操作的不良现象发生。为了确保利用相关技术之后，整个系统依然能够安全稳定且可靠运行，需要特别注意，利用晶体管实现相关连接功能的时候，要综合考虑晶体管自身携带的电容、电流及电压等各个方面的不同因素，避免由于相关因素的不良状况影响到整个系统的安全与稳定。

2.3 控制系统中的I/O分配

通过对系统进行科学的研究与结合现实运行状况的分析，并根据满足实现系统控制的相关要求，PLC需要具备4个系统开关量相关的输入点来实现对系统的有效控制，分别需要控制系统的高速启动键功能、低速启动功能、中速启动功能及系统复位功能。这4个系统开关量当中，包含3个系统开关量的输出是要对变频器整体系统当中的高速、中速及低速实现输入信号作用的，同时还要发挥其驱动交流电机的有效功能，确保系统运行能够分别按照相应有区别的不同速度进行实际运行。对I/O设备及I/O点进行分配，需要分配输入口及输出口，对于输入口来说，输入设备分为SB1（低速启动）、SB2（中速启动）、SB3（高速启动）、SB4（停止），相对应的PLC输入继电器分别为X001、X002、X003、X004；对于输出口来说，输出设备分为低速控制、中速控制、高速控制，相对应的PLC输出继电器则分别表示为Y001、Y002、Y003。

2.4 PLC的控制程序

要实现对SB1、SB2、SB3的有效控制，也就是对相应低速按钮、中速按钮、高速按钮的控制，就需要通过运用PLC相应的编程语言来实现，使相应的按钮对应相应控制输出继电器Y001、Y002、Y003相互连接的线圈能够实现连续通电功能，同时实现3个输出继电器相互之间能够互相锁定这样的功能，在系统运行结束之后，通过操作SB4这个按钮实现系统停止运行动作，进而使上述的3个输出继电器之间相互连接的线圈也同时实现断电功能。

2.5 制作触摸屏画面

通过制作相应的触摸屏画面，在实际的工农业各种生产活动中，可以有效实现相关机械的控制。通过利用先进的人机界面，可有效取代传统生产中落后的控制面板及数据信息的设定，还能利用这种触摸屏技术取代传统的指示灯及各种开关按钮装置，并利用远程监控的先进功能对各种运行状态进行实时监控，各种重要的信息及数据都能够直观地显示出来。操作人员通过对触摸屏画面的各种操作及各种信息数据的获取，能够准确及时地掌握各种机器的运行状态，一旦出现状态异常还能及时发现故障方位与原因，及时排除故障，并且这种方便快捷式的现代化操作还能有效减少操作人员的失误及错误操作现象的出现。

2.6 调试系统

通过系统科学合理的接线图，可有效地实现外部连接线的各种功能，将PLC各种梯形的程序图及触摸屏的各种程序通过相关技术下载并输入到PLC及COT当中，然后对运行模式进行标准化设定，并按照相关科学数据设定外部运行模式与变频器中高速、中速及低速的多段速运行模式，可准确快捷地通过控制触摸屏来实现对系统各种运行状态的控制，电机调速也能更加方便有效地得到控制。

结语

PLC是一种可编程的控制器，集自动化控制、计算机技术及网络通信技术等先进的科学技术于一体；变频器技术也具备相当多的操作优点。在工农业等各种现代化生产活动当中，要实现对电动机运行速率的有效调整与控制，就需要利用这两种先进的现代化技术来实现对电动机多段速的合理控制，使整个系统安全稳定运行。

参考文献

[1]黄贤振.基于PLC的RV减速机实验台系统的设计与实现[J].科技风，2017（1）：112.

[2]齐炜.变频器多段速控制技术在自动控制领域的应用[J].化工管理，2017（29）：189.

[3]乔东凯，陈军.基于PLC和变频器的C650卧式车床主轴电机多段速系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2016（1）：98-100.