PLC和变频器实现电气自动化控制的探讨

黄子宸

南宁轨道交通运营有限公司 广西 南宁 530000

PLC以及变频器作为计算机技术中的重要产物之一，这两者之间与传统的控制技术相互结合，可以有效强化电气自动化系统的控制功能，特别是在当前信息技术飞速发展的环境下，传统的设备系统以及技术形式很难满足当前诸多电气企业的自身发展需求，再加上市场竞争形势的不断激化，电气企业如果想要在市场竞争形式中谋求生存之路，并不断推动自身技术革新，就务必要进一步实现电气自动化控制，而PLC和变频器的结合应用，将是实现电气自动化控制的关键所在[1]。因此，在不断的研发与探索过程中，需要注重PLC技术及其原理，并深入分析变频器技术应用时的诸多特点，这样才能够对PLC和变频器实现电气自动化控制的关键点进行逐一挖掘。

1 PLC技术及原理优势

可编程逻辑控制器，也就是人们常说的PLC，这是一种重点应用在工业生产线领域中的控制系统，在工业生产线应用过程中，可以对计算机实现智能化的控制。

总体来说，PLC系统在硬件层面与PC是具有一定相同特性的，在运行结构中以中央处理单元、电源功能模块、存储器、通信模块等各个部分所组成，其系统中完全依靠可编程的存储器执行逻辑运算等智能化的指定操作，并通过一系列的指令输送，借助数字或模拟输入输出的各类机械实现生产运行。

经过多年来的研发与应用，PLC整体操作相对简便，其系统结构配件齐全、应用性价比极高，加之编程十分简单，在如今工业领域中的应用也极为普遍，并逐渐促使PLC成为了当前工业领域中工业生产控制的核心主体。

除此之外，正是因为PLC本身具有相对优秀的抗干扰能力以及可靠的性能优势，促使PLC在各个领域生产线中的应用十分关键。现如今，PLC的应用在各个领域中主要体现在运动控制、模拟量控制、数据控制、过程控制以及开关逻辑控制等诸多层面。

另外，在分析PLC常规性的几种编程语言时，主要包括语句表语言、逻辑图语言、功能表图语言以及梯形图语言这四个类型。

2 变频器的技术特点的分析

2.1 安全性

从本质上来说，变频器自身的安全性能相对较高，而这种安全性能主要体现在以下这两个层面。

首先，变频器主要是以软启动方式为核心，启动过程中不会发生冲击电流情况，这样也将规避电机损害问题，还可以适当性的减弱电网损害，确保相关企业内部的电网处于安全稳定的运行环境中。

其次，变频器在应用过程中，对于其他设备所产生的干扰影响相对较小，即便是一台设备采用多个变频器时，也不会对其他设备造成谐波干扰，其他的设备能够正常稳定的接收到电波讯号和控制指令，并有效降低设备故障发生的概率。也正是如此，相关企业也无需再额外购买、安装滤波器，这样将有效减少企业各项设备的检修成本投入，为企业增添经济效益。

由此能够看出，变频器的科学应用具有一定的安全性特点，而这种安全性不仅体现于变频器自身，也体现于变频器应用过程中，对于其他设备所产生的安全保障。

2.2 保护性

在分析变频器技术特点时能够发现，变频器的科学应用能够有效加强设备保护，其保护性能十分优越。

一般而言，变频器主要应用模块化的单元设计理念为核心，并深入对内部结构中的各个零部件控制系统展开模块化的控制管理，这种系统性的控制形式将有助于保护变频器的各个零部件[2]。如果在应用运行过程中，一旦某个模块产生故障问题，相关维修人员也可以更为精准和快速的对其重点区域进行扫描检修，这样也将避免传统维修工艺中要通过拆卸变频机的方式进行维修，同时也能够有效提升变频器的整体使用寿命。

此外，变频器还可以通过智能化的方式来调节电机运行频率，尤其能够将电流控制在电机负荷范围数值之内，这样将规避由于电流较大，而导致的电气元器件损伤问题，从而不断强化电气设备的保护效果。

比如说，以某工厂安装PLC和变频器的集成系统为例，如果该集成系统运行过程中内部电机出现故障后，相关维修人员能够通过切断部分线路电源的方式进行检修处理，这样不仅可以确保工厂内部其他设备线路的正常供电运行，也将有效降低由于停电行为对于其他设备所造成的损伤。由此也能够看出，变频器技术的科学应用，能够加强设备保护，这也足以体现出变频器技术的保护性特点。

2.3 节能性

变频器作为电气设备中不可或缺的重要组成部分之一，其电机负载范围自然存在不同，一般而言，变频器能够通过计算机编程技术设定电机转速并有效保障电机转速能够处于在自身负载范围中进行运转，整个过程都将以科学化的标准控制电机的转速，这样将会防止电机转速因为过高而导致资源浪费的情况发生。

另外变频器能够有效调整电机的专项转速并结合设备加工制造生产需要更为合理化的设定变频器的复合值范围，还可以均衡系统能耗以及电机转速这两者之间的关系，从而减少系统能耗加重并达到降低设备燃油与电力消耗的目的，这也足以体现出变频器所具备的节能特点。

从现阶段的应用情况来看，变频器与PLC控制技术之间的有机结合，可以借助指令输送的方式对电机电流做出科学控制，这样将会显著减少电流传输期间的流式，而相较于传统的电力控制形式来看，这种方式更能够凸显节能效果。

2.4 功能性

在电气设备中，最为常见的故障类型便是单元旁路故障问题，如果电气设备运行期间由于变频器功率问题而引发故障情况，变频器的通信电路就能够自动向主体控制系统进行报警输送，此时的主系统会通过深入分析报警输送信号的类型、数据信息参数等，有效判断变频器故障类型，还会判定发生故障的具体单元区域。

此外，随着变频器能够精准性的确定故障单元之后，将会根据自动切断功能切断故障单元旁路，这样将确保整体系统正常稳定运行状态，还可以帮助相关维修工作人员提高维修工作效率，实质性的提升变频器的整体工作质量。

通过对电气设备中单元旁路故障的分析能够发现，变频器技术应用在电气设备中，其功能性特点极为明显，只要对其进行科学应用，就能够快速排查单元旁路故障问题。

3 PLC和变频器实现电气自动化控制的关键点

当PLC和变频器应用在电气自动化控制系统中时，能够实质性的强化电气设备产品自身的储存容量，而PLC本质上作为一个独立的内存结构，可以为诸多用户程序的内存储量提供较大的空间，同时也可以高效的提升电气设备产品自身的智能化水平[3]。从某种角度来看，将PLC技术和变频器同时应用在电气自动化控制系统中时，PLC技术将会对整体系统进行智能化控制，确保各项运行工作流程的通畅性，变频器则能够为整体系统提供安全稳定的供电电压，促使系统运行期间不同流程、不同环节处于相同的电压稳定环境中，这样将会持续性的保障整个控制系统的稳定运行效果，这也足以体现出PLC和变频器在电气自动化控制系统中的应用所产生的功能优势是多方面的。因此，在探讨PLC和变频器实现电气自动化控制关键点时，主要分为以下几个方面：

3.1 PLC和变频器的科学选择

在PLC和变频器应用在电气自动化控制系统中时，需要优先针对PLC和变频器展开科学性的选择。

按照常规情况来看，变频器选择过程中，要重点考虑变频器的功率、品牌、电压、负载、电流、应用场所等多项因素。在选购期间，要格外注重变频器配件是否配备齐全，反复检查配件数量与结构内容。

针对PLC的选择，则是要以实际应用角度作为出发点，可以根据控制功能以及输入输出点数对PLC展开选型，尤其可以按照功能选择大中小不同的等级选择PLC。这里需要注意的是，整体性PLC对于用户程序而言，选择余地相对较小。

因此，基本输入以及输出点数，外加品牌将会深入决定着PLC的型号标准。而其中的模块型PLC大多是以多种扩展模块为主，对于用户程序而言，可以相对灵活的按照输入以及输出点数科学性展开搭配与选择。

与此同时，PLC和变频器的型号选择过程中，也可以按照不同质量需求进行考察选择，整体选择标准要以适合PLC控制器作为重点；在变频器选择期间，务必要以选择高质量的变频器为前提条件，确保实际生产运行效率和质量，尤其是系统运行的安全稳定效果极为重要。

3.2 PLC在电气自动化控制中的应用

PLC技术拥有着多项功能优势，其中较强的通用性，能够促使PLC在电气自动化控制系统中的应用更为流畅，再加上PLC自身的软件功能，可以实质性的取代继电器控制系统中的个别器件，这样将会从本质上降低接线工作总量[4]。而且，PLC技术的合理应用，也能够促使电气自动控制系统中产生较强的抗干扰能力，整体设备系统运行更为可靠稳定。在电气自动控制系统中，PLC技术一般会以闭环控制、开关量控制以及顺序控制为主。

首先，在闭环控制中，PLC技术可以促使各类数据和信息展开输出及录入，为了可以真正达到预期设定的目标效果，可以在运行期间对系统结构进行修正处理。

其次，在开关量控制过程中，可以相对合理性的提高电气系统综合运行效率，显著强化电气设备运行稳定性，借助PLC技术的科学应用，相关专业人员也能够对电气自动化控制系统的顺序性展开便捷性的控制管理，从而也能够将PLC系统更为流畅的接入到顺序控制结构内。

此时，系统将会呈现出现场传感状态，实现远程控制模块的多元功能，由此也将体现出PLC技术在电气自动化控制系统中的应用，可以促使电气设备的运行变得更为高效流畅。

3.3 变频器在电气自动化控制中的应用

在电气自动化控制系统中，应用变频器可以实质性的替代传统电网控制柜或者是空气开关等多个功能模块，这样也能够促使系统的运行环节变得更为精简，不断降低经济成本的投入，同时也将提高整体运行生产效率。

从综合角度来看，变频器的应用可以针对电气设备的功率展开高强度的控制，尤其在电气自动化控制系统运行过程中，电气设备的功率如果过高，就需要采用高压供电这样，其整体的安全性能也会大大折扣。

彼时，注重科学化的应用变频器时，将会促使绝大多数的大功率电气设备的供电电压转化为低电压状态，这种转变也将有效增强电气设备在使用过程中的整体安全性，也将有助于电器设备整体的维护和保养。

3.4 PLC和变频器实现电气自动化控制流程

当变频器可以借助现场总线系统将数据信息快速传输到PLC中时，PLC将会专门负责通信数据信息的管理控制，随后再将数据信息以转发的形式，发送到后台控制中心中，而此时的DCS将会借助PLC的联网功能连接到变频器内，从而组成了过程控制系统，这将有效达成工艺与生产之间的组合控制[5]。

从当前现状来看，PLC和变频器的组合应用，能够对传统技术形成创新调整，有效为相关企业的稳定发展提供科技革新，相较于以往的电气设备而言，当电气设备使用运行过程中，其危险性一般较大，并且存在隐蔽性危险，这也导致电气自动化控制很难通过固有运行系统进行增强，而借助PLC技术和变频器之间的组合使用，可以实质性的提升设备运行过程中的安全性与稳定性。

此外，电气自动化控制本身是一项相对复杂的工程系统结构，内部设备与整体操作流程相对繁琐，采用PLC和变频器时，可以相对降低中间环节的复杂程序，这也将促使电气自动化控制系统能够变得更加高效快捷[6]。当前的PLC和变频器主要以计算机控制展开连接，所以这种计算机连接形式在实际的工作运行期间能够显著降低电气设备所产生的电力消耗情况，并稳定性的提高设备运行速度，真正实现资源节约目标。

从两者实现结合的流程角度来看，PLC和变频器的有机结合，促使计算机智能化的操作能够融入到设备运行中，并对设备进行覆盖性的检验，这样可以观察设备电流输送变化情况，探明设备存在的故障因素，并在短时间内制定出更为合理的维修计划，而PLC和变频器之间的组合使用，也转变了传统的供电形式，其中的中间复杂环节明显减少，这样将提升设备运行的高效生产功能。

由此可见，在当前的发展形势下，针对PLC和变频器实现电气自动化控制工作时，需要对PLC和变频器的主体工作原理进行深入分析，并有效强化PLC与变频器之间的技术创新调整，这样才能够真正实现电气设备工作运行状态的自动化管理控制效果。

4 结语

随着现代化工业领域的发展，现代工业自动化控制管理已经成为了诸多企业追寻的目标，而为了能够实现工业自动化控制管理效果，需要有效加强对于PLC和变频器的科学应用，通过一系列规划设计，真正体现出PLC和变频器在实现电气自动化控制系统功能中的价值作用，持续完善对于电气自动化控制系统的功能提升，而这也将真正实现现代工业自动化控制管理的目标。