PLC控制与变频调速系统设计

史优国

摘要：随着电力电子技术的不断更新与发展，PLC控制技术与变频调速系统得到了广泛运用，为交流调速技术系统提供了详细的数据参考，交流调速数字控制系统已成为当前变频调速系统发展的主导趋势，PLC变频系统的调控对整个产品的质量保障有着重要影响，变频调速系统具有环保、效率高、节约能源等特征，在电力信息发展领域得到了极大的认可。本文主要分析了PLC控制与变频调速系统设计及应用，并对设计中需要注意的问题进行了简单说明。

关键词：PLC控制；变频调速；系统设计

PLC变频控制系统作为工业生产的重要组成部分，包含着不同的程序设置，主要分为输入模块和输出模块。对获取到的信息进行统一分析和处理，编程器需要对整个系统进行调整和维修，输入输出模块具有不同的功能效果，根据系统内部的容量来进行分配。用户根据信号的传输进行控制处理，从而促进PLC设备的有序操作。PLC控制的变频器的使用得到了广泛推广，PLC控制的变频器已被应用于生产设备行业中，明显提升了触点之间的安全接触，有利于提升PLC系统的稳定性操作。

1什么是变频调速

变频调速，指的是改变电机频率和改变电压达到对交流电动机的速率进行调节。随着变频调速功能的完善以及设备成本的不断降低，当前变频器在工业控制行业中的应用范围越来越广。发展变频调速的前提条件在于两方面：一方面，是大功率器件的普及，尽管早就发现变频调速是一项比较好的技术，不过受制于大功率器件的普及问题，一直到了上个世纪的八十年代才获得了一定的发展；另一方面，是微处理器的应用，以及变频控制形式的发展促进了变频控制的性能、可靠性的进步。它的特点如下：能够应用标准电动机（比如，不需要维护的笼型电动机），能够连续调节，能够利用电子回路调整相序、调整转速。它的优点有：控制电机的启动电流，降低电力线路的电压波动；启动时需要的功率更低；可控的加速、运行、转矩极限功能；可逆运行控制；减少机械传动部件，能够实现高速化以及小型化，易于防爆，保护性能完善（比如，过载、短路保护）等。它的使用范围特别广泛，比如使用在风机、泵、搅拌机、等等，在节约能源方面特别有效；使用在车床、机械加工、钻床、等等，能够增强生产效率以及产品质量；其他领域的应用，比如各类传送带的多台电动机同步等。

2PLC控制与变频器的连接

2.1开关型指令信号的输入

变频器的输入中有着对运行/停止，正传/反转、点动等相关状态实施控制的开关型指令信号。PLC开关量的输入端可以同变频器的开关量的输入端直接相连接，这些开关量分为触点开关量与无触点开关量，在应用继电器的时候，往往由于连接问题而造成错误操作；在应用晶体管的时候，还需要注意到晶体管自身的电压、电流等各种因素，以确保设备的可靠运转。在进行变频器的输入操作时还必须考虑到，如果输入信号电路操作不规范时，有的时候也会引起误动作。比如，如果输入信号应用继电器等器件时，器件闭合造成的浪涌电流引发的噪音有时候会造成变频器的误动作，必须尽可能的小心。如果输入开关信号进到变频器时，还会出现外界电源与变频器控制电源（24VDC）两者间的互干扰。标准的连接是应用PLC电源，把外侧晶体管的集电极通过二极管连到PLC。

2.2数值型指令信号的输入

变频器的输入中也有着部分数值型（比如，频率、电压等）指令信号，包括数字、模拟输入两类。数字输入，一般使用的是变频器上的键盘操纵以及串行接口来实现；模拟输入，一般利用接线端子从外界实现，主要是利用0～10V/5V的电压或者0/4～20mA的电流来实现。因为接口电路随着输入改变而改变，所以需要按照变频器的输入选用PLC的相关模块。如果变频器与PLC的电压范围不一致，比如变频器的输入是介于0～10V，而PLC的输出是介于0～5V时；或者PLC的相应输出是介于0～10V，而变频器的输入则是介于0～5V时，因为变频器等的电压、电流等数值的制约，必须用到串联的方法连接限流电阻以及分压，从而确保进行闭合时不大于PLC与变频器的所设范围。另外，在连接的时候还要记得把布线分离，确保主电路的噪音不会影响到控制电路。一般来讲，变频器也利用接线端子向外界输出有关的监测信号，一般是介于0～10V/5V的直流电压以及0/4～20mA的电流。不管是何种情况，都要记住：PLC的输入阻抗的数值要确保其中的电压以及电流不大于标准值，以确保设备的可靠运行，并降低误差。此外，因为所有监测系统的构成不相一致，有不了解之处联系生产厂家询问。还有就是，在应用PLC实现控制时，因为CPU的数据运行需要花费一定的时间，有着相应的时间延误，所以在实现精准的控制时要注意到这一点。

3PLC变频调速系统中的具体设计环节

3.1触摸屏

触摸屏作为工业产业中的核心要点，具有特殊的功能效果，当与PLC系统相连接后，可以根据触摸屏的软件功能进行深入开发研究，主要包含系统参数的分析、密码的修改、以及故障的维修检测。这种触摸屏系统能够进行人机界面交换，操作简单便捷，而且人机界面能够进行故障的维修和防御，有效连接上位机和下位机之间的信息传递，并进行全面监控调整。

3.2PLC控制系统

PLC控制系统由多种零散部件构成，要合理控制电源电压的运行情况，当与上位机连接后，能够进行层次化处理，从而实现实时通讯。PLC系统所具有的功能主要包含三个方面，第一，接收并处理由负荷重量测量仪传输过来的信号，并按照实际测量结果对不同的车型进行方向控制，第二，及时接收并处理变频调速仪器所传递的信息；第三，接收并分析处理控制系统传输过来的信号，及时采取有效措施进行防御。

3.3变频调速控制系统

一般情况下，当PLC系统中的信息与变频调速系统相互作用时，变频器所产生出来的交流电具有不稳定性，并持续不断的对电机设备进行驱动，从而使电机的运转速度越来越快，并且能够及时进行调整。PLC设备系统主要依据变频器的设计理念进行应用研究的。

4结语

通过对以上问题的合理分析可以看出PLC控制系统的变频调速技术越来越先进化，对大型工业设备起到了一种合理操控的技术优势。在未来的发展中各大研究管理部门要从细节问题出发加大设计研究力度，将理论知识与实际操作相互结合，进行全面控制，使变频器具备主导、提升等控制功能，从而带动了我国工业经济的不断提升。

参考文献

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[2]胡雪梅,张涛.基于PLC和变频控制的矿井提升机调速系统改造[J].矿山机械,2012,(04):47-50.