电气传动系统中PLC和变频器协同控制技术分析

周志亮

山东怡力电业有限公司 山东省 龙口市 265718

摘要：随着工业技术的不断发展，电驱动系统越来越广泛地应用于各个领域。在电力驱动系统中，PLC和变频器是两种非常重要的控制设备。本文探讨了PLC和变频器之间的协同控制，提高电气传动系统的性能和稳定性。

关键词：电气传动系统；PLC和变频器；协同控制；技术分析

引言

随着经济社会的不断发展和科学技术的不断进步，工程的建设也在逐步完善电气系统，并引进和使用各种电气自动化设备，包括水压系统和空调系统、智能照明系统等，以满足实际需要。但是，在传统的电气自动化控制系统中操作比较复杂，无法实现对电气自动化设备的实时监测和监控，造成很大一部分损耗和资源浪费。PLC变频节能技术实现了传感器技术、实时控制技术和现代通信技术的有效融合，在电气自动化设备中的应用，一定程度上简化了电气设备的操作流程，控制其运行成本，提高运行效率，并实现节能降耗的目的。如何促进PLC变频节能技术高效应用于电气自动化设备是需要重点考虑和分析的一类问题。

1、PLC变频节能在电气自动化设备中的应用及优势

PLC技术是通过推动传感器技术、自动控制技术、微电子技术、计算机和现代通信技术的科学集成，通过编程逻辑来实现操作的一种新型控制装置。随着技术的不断进步，PLC技术也实现了对传统顺序控制系统的优化，控制系统的功能得到进一步的提升。PLC技术在电气自动化控制中的应用，只需要结合电气设备特点及实际运行要求，提前编写控制程序，并与控制设备连接，就能实现对电气设备的自动化控制、自动检测和实时监测，持续不断对电气自动化设备进行监督和控制，且该技术具有比较强的自显能力，当电气设备出现各种突发状况、异常情况和故障问题的时候，也能够自动预警，快速做出反应和处理，也能够及时挖掘电气设备的一些潜在故障和隐形问题，并进行故障报警，极大地保证了电气设备运行的安全可靠性。而且，PLC系统的功能比较强大，对电气设备控制和监测管理过程中的数据信息能实现自动化处理，从而为电气设备操作和运维管理、能耗和成本控制等提供参考。

变频技术主要是通过对电流频率的改变和控制，实现对电机实际运转速度的科学控制，且过程中不需要额外的附加转差损耗，一定程度上有助于提高电气设备自动化控制水平。该技术逐渐被应用到电气自动化设备中（如电梯设备、建筑电气设备、空调系统等），通过利用逆变器对电压、电流的控制，以实现对电气自动化设备状态的科学调节，最终实现电气设备调速，在保证电气设备稳定安全运行的同时，减少部分能源浪费，实现节能降耗的目标[1]。

2、PLC技术在变频控制系统中的运用

在对能耗和节能控制的实际工作效果进行梳理后，可以制定更详细的逆变器总损耗和节能控制规则。在此基础上，利用PLC技术可有效调节变频器在不同工作状态下的实际恒转矩负载水平，具体如下:(1)自动化系统需要实时检测操作输入的功率精度。（2）明确控制器装置处于低速工作状态下的实际转速水平，此时，需要保证系统处于额定转速值的10%～15%，此后，可以直接在系统中完成指令的输入，保证变频器运行处于最小功率水平。（3）明确变频器中速工作转速为额定转速的15%～30%，调节变频器运行期间的最小频率值。（4）明确变频器高速工作状态下的实际转速无限接近额定转速标准值，此时，需要调节变频器实际运行的最低电流值，并重复上述第二步～第四步操作流程，直至系统变频器可以达到最小能耗标准，此时，即可视为变频器能耗已经达到节能控制目的。借助降低转速的方式，可以达到降低流量的效果，并且还能够进一步降低轴功率，进而达成节约能量能耗的目的。但是，传统调节方式的转速控制方式中，比较常用的方法是利用变频进行调节，变频器设备可以根据冷冻系统设备和降低设备实际负载的实时变化情况做出分析，及时调整系统电机设备的工作转速，使其可以在满足中央控制系统正常工作的前提下，使为设备进行降温处理或者对系统设备的实际作业功率做出及时的调节，借此实现节能目标，即系统电机设备实时转速大幅度下降，电机设备从电网系统中吸收的电能则会大幅度减少。启动设备时，产生的机械冲击作用和停止工作状态下的能源消耗水平会出现一定程度的下降。如果系统设备使用PLC技术对变频器进行有效控制，则此时的系统设备在启动过程中和运转过程中并不会产生冲击电流，同时还能够进一步避免能耗结局问题发生，所以，可以大幅度延长设备、接触器设备和机械部件、管道等部件的总体使用寿命[2]。

3、PLC和变频器的软件协同控制策略

控制算法的协同设计。在通信系统中，控制算法的设计与优化是实现高效、精确控制的关键。不同的控制算法适用于不同的场景和要求，需要根据实际情况进行选择和设计。同时，在通信系统中各个设备、模块之间的协同工作也需要通过控制算法来实现。因此，协同设计是实现通信系统高效、稳定运行的重要环节。具体而言，需要设计适用于不同通信接口的控制算法，并考虑算法的通用性和可扩展性，以方便后续升级和维护。

故障处理及应对措施。通信系统在实际运行中难免会出现各种故障和异常情况。为了保障系统的稳定性和可靠性，需要设计相应的故障处理机制和应对措施。首先，需要对可能出现的故障进行分类和诊断，并明确故障处理的责任人和处理流程。针对不同的故障类型，需要制定相应的处理方案，如重启设备、修复软件故障、更换硬件等。同时，为了减少故障对系统的影响，可以考虑使用容错技术，如数据备份、冗余设备等，以提高系统的稳定性和可用性。

程序调试与优化。程序调试与优化是保证通信系统性能和稳定性的重要手段。在程序编写过程中，需要对各个模块进行单元测试和集成测试，以确保程序能够正常运行并且满足需求。同时，在系统运行过程中，也需要对程序进行持续的监控和优化，以适应不断变化的环境和需求。具体而言，可以采用一些调试工具和技术，如日志记录、性能分析、代码审查等，以便及时发现和解决问题。另外，还可以采用一些优化技术，如算法优化、并行计算、缓存优化等，提高系统的性能和响应速度[3]。

4、PLC技术的发展趋势

未来，随着科学技术的进步和工业自动化的发展，PLC技术将不断发展和演变。未来的PLC系统将更加注重与网络的连接和通信，通过与其他设备和系统的互联，PLC可以实现更高级别的控制和监测，实现智能化的工业自动化控制。同时，能够处理和分析更多的数据，从而实现更精确的控制和优化，通过学习和自适应算法来提高性能，并实现更高效的生产和资源利用。随着工业网络的普及，网络安全问题日益突出，未来的PLC系统将加强网络安全措施，采取更多的加密和认证技术，以确保系统的稳定和安全。另外，将更加注重集成化和模块化设计，以便进行配置和维护，模块化设计将使PLC系统更易于扩展和升级，提高系统的灵活性和可维护性。

5 结束语

本文通过研究电气传动系统中PLC和变频器的协同控制，得出PLC与变频器协同控制可以提高电驱动系统的性能和稳定性的结论。因此，本文所研究的协同控制方法具有较强的实际意义和推广价值希望未来能够进一步优化协同控制策略，提高其可靠性和响应速度。

参考文献：

[1]曹小军.变频器中PLC自动控制系统的应用研究[J].机电信息,2020,(35):134-135.

[2]何涛.浅议电气设备自动化控制中的PLC与变频器应用[J].价值工程,2020,39(32):208-209.

[3]后德文.电气设备自动化控制中PLC技术的应用[J].电子测试,2020,(18):106-107.