PLC和变频器实现电气自动化控制的探讨

孟谦

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摘要：变频器主要是基于电力半导体器件的通断功能把工频电源转变成另一个频率的电能控制设备，功能主要集中在变频调速、功率因数调整、提升运转精准度等方面上。大部分状况下，变频器主要由制动、整流、逆变、驱动、检测单元等构成，能够结合电机的现实运转需求为其提供电压，在节能、调速等方面表现出良好效能。另外，也可以尝试把变频器用在过流、过压、过载保护方面，其有调速范畴较大，调节过程能实现连贯性，转速平滑等诸多优势。

关键词：PLC；变频器

1 PLC与变频器连接的优势分析

PLC采用编程语言发出指令的形式实现对电气设备的自动化控制，连接PLC与变频器并配合应用能够实现半自动化或全自动化控制，在电气自动化控制方面表现出的优势主要有：(1)结合设备负载范畴四级运行需求设置变频器，PLC、变频器有精准匹配负荷及自动调节电机转速的作用，能够明显减少设备生产过程中的能源损耗量，节能效果显著；(2)PLC操作过程简单，运行过程中应用单元模块化方式，有可靠性高、使用寿命长久等特征；(3)变频器对电机设备采用的是软启动方式，并且可以运用PLC编辑输出电机现场运作的启动时间曲线，不会生成冲击电流，不仅能确保负载以后的电机设备能较好地满足负载匹配要求，还维护了整个电网运行的安全状态，延长其使用年限；(4)处于同一个电网内的电气设备同时运作过程中容易出现谐波等干扰因素，合理运用PLC、变频器能使以上问题迎刃而解，一方面显著减少了输入谐波量，另一方面部分变频装置自身还具备强大的自我防护能力，规避了自身和其他变频设备之间可能出现的串并联干扰问题，减少了谐波治理装置安装的数目，节省成本；(5) PLC、变频器对单元旁路内的故障问题能进行功能性预警提示，通讯电路能快速、完整地将相关信息传送给主控系统，主控系统分析故障信号以后，客观判定故障所属类别，在较短时间内对系统进行调节控制，利用以上这种形式能解释或修正某个功率单元，进而确保整个系统能正常运作，提升实际工作效率。

2 电气自动化控制内PLC、变频器的应用

2.1 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。

2.2 PLC在变频器内的应用

将PLC控制技术用在变频器内，能够显著提升通讯协议的使用效率。通常情况下，通讯协议有自由口与m od-bus通信协议之分，应结合电气设备的现实生产情况选用最合适的通信协议，组合PLC控制与变频器能建立出一种新的专用型通信协议。通常状况下，PLC控制系统要连接变频器端子，而变频器端子有模拟量端子、数字端子之分，与模拟端子进行连接相比较，PLC控制系统和变频器数字端子进行连接能进一步提升操作额定便捷性，也使系统运行状态的稳定性得到更大保障，在这样的工况下PLC系统能发挥出更大的功能价值。

将PLC控制系统组装在变频器上，能使变频器更加精准、有效地控制电气设备的运作过程，实现了电气自动化管理控制，减轻运维管理人员的作业负担。PLC控制系统还能给变频器增加警报系统，进一步完善变频器的性能，确保其能可靠、稳定运作。

西门子S7 PLC变频器是西门子公司生产制造的，其400 PLC及以上的PLC能够系统化控制我国大中型石化企业生产规模及诸多生产要素。S7 PLC变频器自身具有十分强大的现场应用功能，一方面其运用PLC编程技术自动化操控及运行了工艺流程、仪表测定、电气设备及故障处置等，另一方面该系统能基于计算机处理实现对流量统计值、阀门开闭状态、温度保护、压力调控等的界面化呈现与操控，利用PLC编程实现数据的图形化，进而显著增强人机互动性，操作过程更加精简，并且系统还具备故障报警、复位等自动处理功能。

2.3 PLC在电气自动化控制内的应用

在电气自动化控制领域内，PLC技术多被用在闭环、开关量、顺序控制三大方面上。在闭环控制内，PLC技术能高效率、有秩序地输录各种数据资源，为了实现设计目标也会对局部进行修正。PLC用在开关量控制方面，能基于合理的方式提升电气系统的运作效率，确保整个系统运行的平稳性。工作人员合理运用PLC技术，能减少精准有效地控制电气自动化控制系统的顺序性，在顺序控制内应用PLC系统，能使电气系统完整地呈现出现场传感、远程控制模块，全面提升电气设备的运行效率。

2.4 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。

2.5 PLC与变频器结合实现电气自动化控制的办法

变频器能以现场总线系统作为依托把相关信息完整地传送至PLC系统内，PLC专门执行通信管理的调控任务，PLC将信息转发至后台控制中心，D C S运用PLC联网至变频器，共同组成了过程控制系统，达到了对生产工艺过程的精准控制。PLC与变频器两者的结合应用是传统电气控制技术的革新形式，为电气企业稳定发展提供了技术支持。过往部分电气设备使用过程中潜在着诸多隐患因素，电气自动化控制水平长期未见提升，通过结合运用PLC与变频器，能显著提升电气设备运行的安全性、可靠度。很多大中型企业需要批量化生产制造产品，故而产品的生产链不可中断，过去通常会由于某一单元模块突发故障而导致整个系统陷入“瘫痪”状态。而结合运用PLC与变频器扭转了以上情况，产品生产中仅需停用发生故障的设备，不会干扰其他单元模块的运行状态，确保了产品生产率。当前，通常是利用计算机控制衔接PLC与变频器，这种连接形式有益于减少电气设备生产过程中电能损耗量，提升设备的运行速率，落实节能理念。PLC与变频器联合计算机智能化操作过程能精准、有效地检测检验电气设备，通过观察电流、电压指标的改变情况判断设备故障发生情况，分析故障成因、快速定位，为制定设备维修计划提供可靠依据。

3 结束语

PLC与变频器是工业自动化控制技术的重要构成部分，在现代工业生产领域占据着重要地位，结合使用PLC与变频器有实用性强、可靠性高、抗干扰能力强等诸多优势，利用其能显著提升电气自动化控制水平，协助企业提升产品生产效率及过程安全性，进而创造出更加理想的社会经济效益。

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