电气设备自动化控制之 PLC 与变频器运用研究论文

　　摘要：电气设备自动化控制技术在电气设备的应用领域使用较为广泛，在工业生产中俨然成了不可或缺的重要组成部分。而PLC装置与变频器在整个电气设备运行系统中能够发挥重要作用，并通过有效连接与通信技术的构建为电气设备自动化控制的实现提供了重要的技术层面支持。本文对电气设备系统中PLC装置与变频器的选择进行了简要分析，并讨论在电气设备自动化控制系统中如何应用PLC装置与变频器装置提高电气设备的运作效率和工作安全系数，从而保障电气设备实现自动化控制。

　　关键词：电气设备；自动化控制；PLC技术；变频器
　　Abstract: The automation control technology of electrical equipment is widely used in the field of electrical equipment applications, and it has become an indispensable and important part in industrial production . Construction of connection and communication technology provides important technical support for the implementation of electrical equipment automation control. This article briefly analyzes the selection of PLC devices and inverters in the electrical equipment system, and discuss how to apply PLC devices and inverter devices in the automation control system of electrical equipment to improve the operating efficiency and work safety factor of electrical equipment to ensure electrical equipment Further realization of automated control technology.

　　Key words: electrical equipment;automation control;PLC technology;inverter

　　一、PLC与变频器在使用前的选择

　　(一)PLC的选择

　　在选择PLC时，工作人员先要充分考虑系统的实用性，并将系统控制性功能和输入、输出的点数作为选择装置型号的首要指标。PLC装置的型号分为大中小不同的挡位，相关人员可以根据不同功能选择不同型号。当前比较常见的整体型可选择范围相对狭窄，主要受基本输入、输出点数的影响。工作人员也可以根据品牌选择型号。而模块型PLC可以根据用户对不同功能的需求来灵活搭配PLC的各个功能模块，且装置配合更加自由，能够适应更多不同类型的电气设备。

　　(二)变频器的选择

　　变频器的选择比PLC装置的选择要简单得多，工作人员仅从常规的设备机件性能是否满足使用要求进行选择即可。通常，工作人员要先在变频器应用场合判断需要用多大功率、电流、电压的变频器，再从与之产生交互的其他电子元件的角度看待变频器的荷载、品牌等，还要重点考虑其他配件是否需要单独配置，如控制面板等。同时，工作人员要考虑是否需要配置电抗器、滤波器、制动电阻、制动单元等配件，确保变频器在使用前配置齐全，性能完整。

　　二、PLC与变频器在电气设备自动化控制中的应用

　　(一)PLC在电气自动化中的应用

　　PLC属于一种数字运算操作系统技术，因此，PLC在电气设备自动化中的应用十分广泛。PLC技术本身具有较强的通用性，因此，其在各个不同领域不同类型的电气设备中都能使用。同时，技术人员可以利用PLC技术代替电器控制系统中的某些元件进行计算与指令发布，进而有效降低接线的工作量，使电气设备的自动化控制运行更加流畅，这能在提高工作效率的同时使计算更具有集成化特征。PLC技术在提高电气设备抗干扰能力方面具有较大优势，因此在电气设备检修维护中能发挥较大作用。

　　目前，使用PLC技术改进电气设备自动化控制主要是通过加强闭环控制、顺序控制、开关量控制的方式实现。在闭环控制方面，工作人员主要是利用PLC技术对运行数据的高效录入与分析，判断电气设备当前的运行状态，并对一部分数据进行自动修正，使得系统运行更加流畅。在系统运行顺序控制方面，工作人员主要通过预先设置一套完整的运行顺序来使PLC系统在运行中不断对电气设备进行自动检测，并通过现场传感、远程控制等手段实时掌握电气设备当前的运行状态，对电气设备作出相应的指令操作。在开关量控制方面，工作人员使用PLC技术能够提高电气系统的运行效率，显著提升电气设备的运行稳定性，从而降低故障发生的风险概率。

　　(二)变频器在电气自动化中的应用

　　电气设备的系统运行需要不同模块负责不同的功能，使多个元件与装置组合起来构成一套完整的电气设备运行系统。而变频器则能够将电网控制柜、空气开关等组件进行整合并替代这些组件发挥作用。对于电气设备自动化来讲，这样能够优化系统运行的效率，使电气设备的自动化控制工序更加简洁明了。工作人员通过变频器不仅能调节大功率电气设备的供电频率，而且能够稳定电流、节约成本，使电气设备的运行更加流畅。在电气设备点检过程中，许多问题可以直接通过检查变频器发挥风险预测的作用。工作人员通过判断变频器的运行状态能够及时发现电气设备在工作中是否出现电流异常问题。

　　(三)PLC与变频器结合的应用

　　电气设备自动化主要是利用二者共同应用时达成的专供电气设备系统使用的通信协议将PLC与变频器结合起来。PLC技术在此时能够充分发挥自动控制和自动运算的优势，在与变频器结合的过程中将通信协议分为自由口通信和mod-bus通信两种。工作人员应根据电气设备自身的运作原理和工作流程选择对应的通信协议，随后实现电气设备自动化控制的系统化设计。

　　在电气设备中，工作人员通常以将PLC控制系统与变频器的端口建立连接的方式将二者结合起来，使这两部分成为电气设备运作中的一环，二者的连接示意如图1所示。[1]PLC控制系统与变频器端口连接可以选择连接变频器的模拟量端子或是连接变频器的数字端，在实际设计中应当根据不同系统需求进行选择。但目前，电气设备自动化控制设计更多地采用连接变频器数字端的方式，这是由于PLC自动控制系统本身具有数据采集与整合的功能，连接到变频器数字端口后能够对数据进行分析，节省一部分传接数据的流程，进而使整个电气设备系统的操作更加便捷，还能增强电气设备运行过程中的稳定性，确保PLC系统能够持续检测数据，使得变频器之间的连接更加通畅。


　　(四)在电气设备日常点检中的应用

　　电气设备在日常点检过程中必须对PLC模块和变频器进行检查，通常需要每周检查一次。

　　检修人员在对PLC进行点检时，首先要检查PLC装置的外观，从装置安装是否紧实的层面判断PLC装置是否受到外力损坏，然后进行内部的检查，在检查时也要格外注意PLC装置的标识显示是否清晰。其次，检修人员要看PLC的电池盒是否正常，通常只要查看指示灯是否显示正常即可，但部分情况下也存在电池异常而指示灯不报警的情况，这时就需要对电池则进行外观检查。检修人员应通过对PLC的模块指示灯进行检查来判断PLC在运行中是否存在异常，若指示灯有报警则应当对PLC装置进行更进一步的检查与测试，从而在保障数据信息安全的同时避免电气设备出现更严重的故障[2]。最后，检修人员要深入检查PLC装置的模块与变频器的连接端子是否有异常，若标识号完整正确则检查接头是否完整紧固连接，若有松动或是接线处有异常则应当立即查明故障原因并维修。

　　对变频器进行点检时，检修人员首先要从外观上判断变频器是否存在异常，并对变频器与PLC装置的连接处进行紧固，同时要确保变频器在整个电气设备上安装完整紧固。对变频器的运行状态进行检查时，检修人员应主要检查变频器当下的电流、电压及其他运行参数，在确保各项数值处在额定范围内后才可以进行后续检查，如有异常则应判断是否为变频器显示错误或是连接不当。其次，检修人员应检查电气设备中对应组件是否出现运行故障，综合所有情况对电气设备进行检修。最后，检修人员应确保变频器配套的冷却风机运行正常，能够顺利通风。对于已经通过装置自动运行程序排除故障的设备，检修人员应当进行记录并再次检查对应组件是否已恢复正常运行。变频器的动力电缆完整度、温度是每日检查的内容。

　　三、PLC系统的构成与运行逻辑

　　(一)PLC系统的构成

　　PLC是可编程逻辑控制器，可根据用户的要求进行逻辑操作、顺序控制或者数字操作等工作。PLC技术是电气工程自动化发展过程中的重要技术，推动了电气自动化的进步。目前，PLC技术的系统构造主要包括箱式结构与模块式结构。在实际使用中，PLC系统主要是将FCS系统与DCS系统两种技术结合起来。在整个系统中，FCS系统负责的是控制电气设备的装置线路总开关，实现对电气设备运行操作的控制，并在灵活控制、多样化操作的基础上，结合应用通信技术与互联网技术。而DCS系统则负责分析电气设备在运行中是否出现了潜在的风险，同时对电气设备执行操作指令的效果和效率进行检测，并通过系统性的分析综合判断当前电气设备在运行中是否出现故障。

　　电气设备在运行中可通过自动化控制技术结合计算机技术和通信技术将电气设备的运行状态和故障自动控制行为进行记录，以便技术操作人员查看。PLC系统具备保证系统运行平稳的作用，能够显著降低电气设备的运行风险，避免电气设备在发生故障时不能及时响应[3]。PLC系统的构成中，两个不同系统的结合能够促进电气设备响应速度的提升，也能在发生故障时及时通过自动化控制技术对电气设备进行反应与自动维修。在结合变频器后，系统还能对电流电压等方面的故障进行控制，避免影响整个电气设备系统的工作与运行。

　　(二)PLC系统与变频器结合实现自动化控制

　　电气设备在运行过程中会不断产生新的数据和信息，而设备对这些数据信息的存储是有上限的，且电气设备的运行数据受到不同模块的影响往往分类复杂，数据量大，难以进行综合管理。将PLC系统与变频器结合起来能够在提高电气设备数据存储上限的同时优化电气设备的数据信息存储结构，使电气设备存储更多有效数据信息，使得电气设备运行更加流畅，从而优化电气设备的工作流程。将计算机技术与通信技术结合起来能够提升电气设备运行的智能化水平，这是实现电气设备自动化控制的重点。因此，相关人员使用PLC技术主要是利用其与变频器的共同控制作用，通过变频器对电气设备转机速度的控制实现降低能耗，实现电气设备电流、电压荷载超标的风险控制。

　　(三)PLC系统开关量控制逻辑

　　PLC系统的开关量控制是对整个电气设备的不同模块进行开关控制，能够实现多个对象同时控制。工作人员利用开关量逻辑控制能够对数控机床等设备和整个产品生产线进行控制。电气设备的自动化操作可通过有效控制开关量的逻辑实现对整个电气设备电路的正常排序，运行系统如图2所示。工作人员进行电气设备开关量控制能够在调整不同组件运行状态的同时保证能源消耗最低化及运行效率最高化。在这一过程中，工作人员应用PLC技术能够克服电气自动化终端在运行中产生的各种风险弊端，使得控制对象能够在顺利运行的过程中极大地提高运行效率。开关量控制的逻辑还体现在将PLC技术应用到采样输入体系中。PLC技术可以对控制系统进行有效监控，并通过结合变频器的电流检测技术提高自动化控制的运行效果。工作人员利用PLC技术的优势，能够增加数据信息收集的准确性。该系统不仅结合了继电器及开关量化的优势，而且具有较强的可靠性和可操作性[4]，在保证自动系统自我排查故障与维护的基础上，最大程度地降低了电气设备维护的成本。

　　四、结语

　　使PLC技术与变频器通过端子进行连接是对传统电气设备的一种新技术改造，其不仅能简化整个电气设备的运作流程，还能通过有效的开关量控制使电气设备的运作安全稳定性能得到保障。未来对PLC技术与变频器的研发将会从优化PLC与变频器的连接方面展开，从而使PLC技术与变频器相结合，进一步解决传统电气设备在运行中的稳定性和效率缺陷，满足工业生产的需要。

　　【参考文献】

　　[1]赵军.探究PLC和变频器的电机控制系统设计[J].中国设备工程，2021(20).

　　[2]高培畅，杨培宏.基于PLC技术的变频器自动控制研究[J].中国设备工程，2021(04).

　　[3]王菲.电气设备自动化控制之PLC与变频器应用[J].电子测试，2021(08).

　　[4]李忠震.PLC与变频器在电气设备自动化控制中的应用研究[J].无线互联科技，2021(03).

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