PLC自动控制技术在变频器中的运用分析

曹炎广 王怀

河南轻工职业学院 河南 郑州 450002

引言

在我国工业高速发展的社会背景下，企业的生产规模全面扩大，生产标准水平日渐提升，机器设备已经基本实现了自动化改造，现阶段，PLC自动控制技术已经被广泛使用在多个领域中。传统的变频器其控制性能灵活性较差，操作过程较为复杂，需要在其中投入大量的人力和时间成本。但是将PLC自动控制技术用在变频器中，好比是在机器系统内部设置了一个小型的计算机逻辑编辑器，可以改变传统变频器操作性灵活性等不足，让变频器进行自动化运行，减少人工操作所带来的误差，实现对设备的精准管控，改善变频器的工作效率，以达成企业的自动化生产经营发展目标。对于帮助企业提高经济效益、生产效率，降低人力资源成本，有着非常重要的现实作用。

1 PLC自动控制系统原理

1.1 系统控制原理

相对于传统的企业生产控制系统，PLC自动控制系统的可操作性更强，可对企业操作指令进行自动化编程。在将指令传送到控制系统中之后，可以实现企业生产制造的自动化，提高了系统运行的安全稳定性。

1.2 PLC自动控制系统的使用价值

PLC自动控制系统的抗干扰能力较强，可对内部数据信息进行更为高效率、高质量的辨识。另外，PLC控制系统体积较小，将其使用在工业生产设备中，不会占有太大的面积。尤其是将其用在变频装置中，可以利用PLC技术本身具备的集成功能，真正达成企业生产设备操作的自动化目标，确保设备控制过程的连续性和实效性[1]。

结合PLC控制工作原理，PLC自动控制系统其实就是中枢性控制结构。通过对内部数据信息的整合、采集，可以对数据的波动情况进行动态分析，了解数据信息和标准信息存在的差异，并综合数据库中的参数要求，明确信号在其转化过程中，指令行为是否得到精准落实。若是发现基本参数和标准形式出现明显差距，则会通过系统自动触发警报，提醒工作人员对设备进行维护或更改指令，实现指令传输模式的自动化变更。在整个变更过程中，数据信息的传递过程可以通过系统进行自动化记录，并对信息进行全过程动态反馈，保障了数据信息传递的精准有效。这样一来，在系统接收到操作指令的过程中，则可以对实际状态和系统操作指令程序进行对比，并综合系统的运行需求，适当更改运行模式，提高系统效率的同时，还可以提高企业的设备操作质量。

2 现代变频器中的常见问题

2.1 电动机过载

目前在我国工业企业的生产经营发展过程中，电动机为其中无法缺少的重要设备。但是由于变频器在其运转过程中，很容易由于变频器故障引发电动机的过载，进而导致电动机运转异常，带来不同程度的生产威胁，影响工作人员的安全电动机过载问题，主要表现于以下几个方面：首先是电动机本身的散热功能较差，导致变频器无法顺利运转；其次是电动机一直处于高压、高负荷运转状态下，其性能较差，导致变频器的运转效率下降。

2.2 变频器参数设置

在变频器的实际运转过程中，参数设置得是否有效，将会对变频器的运转状态带来直接影响。若是参数设置无法满足要求，则会导致变频器出现异常故障，无法保障企业生产经营的有序性[2]。因此确保参数设置的合理有效，已经成为企业设备管理工作中的重点内容。在变频器参数设置上，主要包括以下几个方面：首先是加速时间、减速时间；其次是转矩补偿；最后是过载保护和频率限制设置。通过对变频器输出功率上下限度的合理设置，可以进一步降低变频器输出功率过载问题带来的系统故障。在实际工作过程中，需要结合变频器的实际使用需求来对变频器参数进行设置。

2.3 加减速过电流故障

但我国工业行业的发展过程中，使用到的变频器多以固定功率为主，但是固定功率很难满足新时期企业的生产制造发展需求。因此在变频器的使用过程中，很容易出现电流故障，进而导致变频器的运转效率下降。通过对变频器运转实际情况的分析，变频器出现电流故障问题的诱发因素主要是加速变流或是减速电流。因此需要加强对先进变频设备的引进，强化技术研发，在明确加速电流故障和减速电流故障问题的前提下，制定出针对性的改善方案，以确保企业生产制造过程的有序性。

2.4 变频器过热

在变频器的运转过程中，其运转时间较长就会产生大量热能，进而导致其温度上升。若是无法将其中的多余热能排除出去，热量堆积在变频器内，就会对变频器的运行效率带来影响，长此以往，甚至会导致其线路烧坏，引发企业的生产安全危险。

3 PLC自动控制技术在变频器中的运用策略

3.1 选择变频器及PLC模块型号

在我国正式提出工业4.0发展计划之后，工业企业的发展已经从传统的扩张规模、高速发展转变为高质量发展，更加注意提高企业的生产经营效率，改善产品制造质量。作为在企业工业生产过程中无法缺少的电子构件，变频器将会对企业的生产能力带来直接影响。将PLC自动控制技术使用在变频器中，可以提高变频器的使用效率，相较于其他控制技术，PLC自动控制技术的功能适应性更强，可以使用在频率、生产要求不同的变频器中。在选择PLC模块型号时，其选择标准可结合以下几方面内容[3]：首先是需要结合工业企业的生产经营发展现状，保障变频器的性能参数符合企业的生产需求；其次是需要保障PLC模块型号统一，一方面可对变频器系统进行统一化管理，减少管理成本，另外一方面也可以使得系统之间的协调性有所增强，规避模块型号存在较大差异导致其功能和系统运行的不顺畅；最后是在选定PLC模块型号之后，需要结合变频器具体特征，保障端口和信号格式选择的精准有效，以方便后期系统管理规划的有序性。

3.2 通信协议

所谓通信协议，主要是指在双方进行通信时需要遵守的规则和约定。在实现通信协议的过程中，可以通过通道和设备进行连接，并衔接到不同位置的数据信息系统，实现系统之间的分工协作、资源共享。将PLC技术使用在变频器中，重点在于如何实现通信协议[4]。一般状况之下，变频器系统使用的通信协议共分为两种类型，分别为自由接口通信协议和MOD-BUS通信协议。在系统的运作过程中，通信协议的实现需要综合PLC控制技术特征，保障通信协议模式选择的有效性。首先需要进行系统的通信调试，PLC控制技术和变频器使用的通信协议多是利用PLC的自动控制能力实现对变频器的调整，因此进行通信协议调试是确保PLC自动控制技术发挥出最大功能的重要途径。其次，PLC自动控制技术和变频器需要确保其语法的统一，语法主要包括3项内容，分别为信号编码、数据格式和信号等级。语法的统一和协调，可以保障通信系统建立得更为完善，通信过程更为顺畅。

3.3 变频器自动控制

结合我国工业行业的发展现状，企业系统运行使用到的变频器水平虽然得到了全方位地改善，但是总的来看，仍有很大的进步空间。举例来说，在人机互动上仍未达到理想目标，变频器使用效率始终无法得到创新性突破。将PLC技术使用在变频器控制系统中，可以优化我国多个行业的生产经营水平，达成人机互动，其中包括军事、农业、工业和科学研究，真正地解放了人力资源，无须将人员工作重点放在繁复、机械性的体力劳动中，也可以为人员提供一个更为安全可靠的工作环境[5]。例如，变频器端子是连接器中的一类，其位置在变频器的后盖处，可以实现和控制回路以及主回路的有效连接。变频器端子数量相对较多，其作用及价值在于，可以传输类型不同的电信号，也可以在系统中进行直接导电。通过运用变频器中本身就存在的端子，实现和PLC控制系统的硬件连接，可以发挥出两种设备的不同价值及优势。目前在PLC控制系统和端子的连接形式上，主要分为两种连接方式，分别是模拟量端子连接和数字端子连接。两种连接方式的差异在于，模拟量端子连接并不是真正意义上的端子，而是通过运用PLC控制板块来进行连接。而数字量端子连接方式则是因为数字输入端口本身就有I/O端子，因此在进行变频器的调节时，系统调节的精准率将会更高，可提高生产效益。

3.4 控制变频器输出频率

在变频器中使用PLC自动控制技术，可以结合企业的生产经营发展需求，利用PLC自动控制技术中的信息检测、数据智能处理以及系统编程操作等功能，改善了系统在其生产制造过程中的抗干扰能力，尤其是对于提高变频器的输出频率控制效果，有着非常重要的现实作用。主要体现于以下几个层面[6]：首先，通过PLC自动控制技术的模拟量，对输出模块给出变频器频率信号。一般状况下，企业生产系统用到的电流输入模式为直流电流和直流电压，可以直接将直流电流、直流电压使用在变频器的接收端口中；其次，通过运用PLC技术中的数字量，实现信号的全面输出，可以调节变频器的输出功率，实现了数字信号量输入点、输出点和变频器数字量输入点、输出点的全面衔接，满足企业的输出、输入功率调节需求；最后，通过运用变频器中的正转、反转功能，可以进行系统的无级调节，对系统的生产制造过程进行加速或减速调整。

4 PLC自动控制技术在变频器中的保障措施

4.1 加强技术培训

将PLC技术用在企业的变频器系统中，有着较高的专业化操作需求，需要专业化人才团队来为技术使用提供保障，因此需要针对有关技术人员开展理论知识和操作技能的定期培训，提高其自动化生产实践能力。在培训时，需要适当拓宽技术人员视野，掌握PLC技术使用现状，明确技术使用标准，同时了解未来的发展趋势，通过激励机制、提供培训学习机会等，为相关工作人员创造出一个更为完善的技术学习环境，建设专业化的PLC技术人才团队。

4.2 明确PLC技术的应用标准

将PLC技术使用在变频器自动控制中，想要进一步展现出其作用和价值，需要制定出明确的技术使用标准，保证技术使用过程的高度规范。具体来说，可以结合企业的生产经营情况，制定技术使用的操作、检测流程手册，并综合现场生产资源和条件，制定出针对性的监督管理机制，以保障技术使用的有效性。

5 结束语

综上所述，在变频器装置中使用PLC技术，可以实现对变频装置的自动化管控，数据信息的获取更为精准，提高了系统指令定位的精准性，确保质量信息传递的高效，系统操作精准度得到改善，对于达成我国的工业4.0发展计划，帮助企业走向高质量发展之路，有着非常重要的现实意义。需要有关技术工作人员了解PLC技术的原理及使用要点，并不断加强创新研发，早日赶超国际先进水平。