PLC和变频器实现电气自动化控制的探讨

PLC和变频器实现电气自动化控制的探讨

王国力

中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司，辽宁 沈阳110179

摘要：PLC自动控制技术是一种高度可靠的逻辑控制器，具有强大的控制能力，可以实现各种复杂的控制任务。PLC自动控制系统已经成为当今工业制造领域的一种重要技术，它可以通过计算机技术实现实时编程，从而大大提高生产效率和质量。PLC系统由输出、输入、存储和微控制元件构成，它们共同起到了调节和控制的作用。PLC技术的应用可以大大提高PLC自动化生产线的效率，它可以实现复杂的逻辑控制，从输出、刷新到程序执行，再到输入采样，都可以实现精确的控制。PLC控制技术的广泛应用，使得自动化生产线的运行更加高效，同时也大大减少了人工成本，从而显著改善了企业的经济效益。本文对PLC和变频器实现电气自动化控制进行分析，以供参考。

关键词：PLC；变频器；电气自动化控制；分析

引言

为了实现PLC变频器更好地运行，首先需要对PLC控制系统的结构有一定的认识，像光纤传感器和旋转编码器等就是构成分拣单元结构的重要部分。对于生产线的运行控制来说，一般情况是将需要运送的材料放在传送带上，然后利用光电传感器实现材料的检测，在经过短暂暂停后，变频器就将开始工作，驱动电机带动传送带运行，并将需要运送的材料运送至指定检测区进行分拣操作。此时，检测的内容包括材料的颜色和材质等，主要是依靠光纤和金属传感器实现。

1 PLC自动控制技术的基本概述

PLC为可编译逻辑控制器，是一种新型的控制系统，由于系统中采用了现代化技术，可对被控制模块实施专业化、自动化管理。PLC系统中包含多个部分，如输入模块、微控制器、输出模块、通信接口、存储器、硬件单元，不同部分的相互配合，保障了PLC的自动控制功能。在PLC的构成中，微处理器是核心构成部分，输入模块的存在保障了外部输入设备与微控制器之间的可靠连接，为输出模块与输入模块的作用相似，通信接口的存在，使得在PLC的使用过程中，微控制器、外部设备可建立稳定、安全的通信路径，让外部设备始终处于微控制器的控制下。由于PLC存在连接方式的区别，以此为标准，PLC又包含整体式、模块式两种，如果为整体式，集中了全部的部件，而模块式下，将不同部件分装后再利用总线实现连接。PLC的工作原理本质上指PLC自动控制系统将输出信号转变为变频器控制端输入信号的过程，通过这一信号转变过程中，可在生产领域发挥变频器中PLC技术的控制作用，结合生产需求，灵活控制电机转速，与此同时，在对电机转速加以控制时，也可同步将传感器、变频器的相关状态或者参数信息反馈给PLC，由PLC的有关模块自动对这些信息加以分析与处理，从中发现潜在的安全问题并提前制定解决对策。在电路控制过程中，由变频器与微处理器同步完成，但所配备的应该是高性能的微处理器，利用PLC自动控制技术的控制流程包含以下步骤：（1）前期准备工作，在PLC控制中，关键要进行程序的设计，但程序设计之前需做好充分的准备，相关人员需全面了解系统结构、受控对象的特点，根据所了解的这些信息，开展程序设计。（2）制作程序框图，此框图制作时，应以控制系统、软件设计的实际需求为标准，首先应选定设计程序方案，考虑设计需求绘制程序结构图，最后再进行程序框图的设计。（3）程序设计，这是PLC技术应用中的关键环节，在程序编写时应逐条进行。（4）程序测试，测试是为了验证程序是否连贯，一旦测试时发现程序中存在问题，立即进行相应的调整与优化，完成全部程序。

2以PLC技术为核心的变频器节能控制系统硬件设计

2.1变频器系统框架设计分析

首先，以变频器作为主要对象，同时将节能控制系统的实际工作状态为核心，对节能控制系统运行的安全性做出明确要求，并为此提供可靠保障。设计方案提出：使用一种双线制类型的PLC技术，并为系统设计出主、备两套不同系统但是同一使用规格的专用控制系统线路，以此为基础，可以保证控制变频器运行的最终节能水平，在提升变频器控制系统作业稳定性的同时，提升节能效果，同时保证控制变频器在工作过程中的整体安全性，并保证后续阶段的运行可靠性。

2.2系统回路设计

主令零位设定标准值为KA1-3指令，该指令属于本次系统设计中的核心控制闸装置，当主令手柄位于零位时，则系统处于停止状态，对应的垫片会遮挡光电开关装置，在发出指令信号直至信号再次回到继电器的以后，系统才会正式接通回路，随后才可以正式启动变频器装置。在此期间，如果安全回路中的任何一点并未处于接通状态，均会对后续的变频器启动指令动作造成直接影响，不仅会给系统运行稳定性形成阻碍作用，同时还会对最终反应效率造成一定影响。在变频器处于休止时，对应的系统制动手柄装置会停留在紧闸位，此时的继电器装置会完成闭合指令；在主令手柄处于零位点的状态下，控制系统会与安全回路保持连接，并且还会将制动手柄按指令要求划拨至系统紧闸位，最后，控制系统会启动自身的变频器装置。但是，当控制系统处于断电状态或欠压状态，系统会对存在异常情况的继电器装置进行隔离处理，对应的安全回路会立即断开连接，对应的主控制系统能够顺利进入到预设好的一级或者二级紧急制动模式，保证运行效果。变频故障问题为：KA31-3工作发生异常后，系统会在第一时间断开安全回路，同时还会在第一时间切断系统的安全回路，通过这种方式以为后续环节的变频运行提供安全性保障作用。在上述内容中，可设定专门的运动控制单元，将其与PLC进行集成作用，在这样的情况下，使用代码即可完成对机器运动的控制。

3电气自动化控制内PLC、变频器的应用

3.1 PLC与变频器选择

要综合品牌、功率、电流、电压、实际负载、运用场所等因素后再选择变频器，购置产品过程中要认真检查配件是否齐全，明确是否需要单独购置控制面板，是否需配备滤波器、制动电阻单元等。关于PLC的选用，一般是从其实际运用的视角出发，一般建议依照控制功能或输入输出点数多少选择产品型号。依照功能差异选用大、中、小不同档次的PLC，对于用户群体而言，很难选出整体性高的PLC产品。基本输入输出点数、品牌对PLC型号起到了决定作用。模块型PLC能对外提供多种拓展模块，能够帮助用户结合输入输出点数灵活进行搭配选用。针对PLC与变频器型号的选择，应结合实际工程质量要求加以选择，选择适宜度最高的PLC控制器具有很大现实意义。要选择高质量的变频器，只有这样才能使设计生产效率及过程安全性得到更大保障。当前，市面上可供选择的变频器产品类型较多，各个型号变频器对PLC控制器在功能及性能方面提出的要求也有差异，在选用变频器时，要着重评估其和PLC模块之间的匹配程度。为确保PLC模块的应用效率，要全面掌握PLC输入的类型，明确其正常运行时所需电压及电流接入情况。

3.2变频器在电气自动化控制内的应用

在电气自动化控制领域内，运用变频器可以替代电网控制柜、空气开关等诸多模块，进而精简系统的运行流程，降低成本费用，节省能源资源，全面提升生产效率。可以采用变频器调节控制电气设备的功率。电气自动化控制时间实践中，设备功率过高时会运用高压供电，运行安全性明显降低，在这种工况下配合运用变频器能快速地把很多大功率电气设备的供电电压调节成低电压，进而提高电气设备现场使用的安全性，有益于延长设备的使用寿命。

结束语

综上所述，PLC作为重要的控制系统，在控制变频器的自动化生产线中应用能够有效地降低人力成本，而且，自动化的运行对于提高生产效率也是有很大帮助的。

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