馬媛媛

（青島酒店管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院酒店工程學(xué)院，山東 青島 266100）

0 引言

隨著我國工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)中對于電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制技術(shù)重視程度也越來越高，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，不斷增強(qiáng)自動(dòng)化水平，已經(jīng)成為了推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要手段之一[1]。隨著電氣設(shè)備中的變頻器和PLC的不斷應(yīng)用，設(shè)備的自動(dòng)化控制質(zhì)量和效率都有了長足的進(jìn)步，對于工作人員的生命安全保障也越來越高[2]，為我國的產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化及未來的智能化提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。

1 PLC與變頻器在根據(jù)設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

PLC的中文名字是可編程控制器，是一種以數(shù)字邏輯運(yùn)算作為核心基礎(chǔ)，在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的控制系統(tǒng)[3]。PLC主要是通過可編程的存儲(chǔ)器來執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算功能，具有抗干擾能力強(qiáng)，邏輯運(yùn)算速度快等優(yōu)勢，將程序編寫完成以后，即可調(diào)動(dòng)端口來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制，PLC的設(shè)備構(gòu)成如下圖1所示。

變頻器是以半導(dǎo)體元器件作為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)對工頻電流頻率的轉(zhuǎn)換裝置，該裝置主要由濾波、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測等模塊構(gòu)成，其工作方式主要是通過電流的調(diào)節(jié)和變頻來實(shí)現(xiàn)控制工業(yè)生產(chǎn)中的電機(jī)系統(tǒng)變頻調(diào)速目的。

將PLC和變頻器聯(lián)合使用過程中一般有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢。首先，節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。PLC在與變頻器連接過程中，可以設(shè)定變頻器的負(fù)載需求和范圍，然后再通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低能源的不要消耗，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能環(huán)保[4]；其次，安全優(yōu)點(diǎn)。PLC操作簡單，主要是通過單元模塊的數(shù)字計(jì)算編程來控制設(shè)備，對設(shè)備沒有任何的傷害；最后，可以保護(hù)電網(wǎng)。在將兩者結(jié)合使用時(shí)，可以通過軟啟動(dòng)的方法來控制工業(yè)設(shè)備，延長電力系統(tǒng)的使用壽命，保護(hù)電力系統(tǒng)。除此之外，這個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中往往會(huì)產(chǎn)生諧波，造成電力設(shè)備受到諧波干擾，而將變頻器和PLC聯(lián)合使用，會(huì)大大降低電力系統(tǒng)中的諧波干擾情況，也可以減少很多諧波處理系統(tǒng)的安裝。

上述優(yōu)點(diǎn)極大地提升了設(shè)備的使用壽命，也降低了工作人員在設(shè)備操作時(shí)的危險(xiǎn)性。

2 PLC和變頻器的應(yīng)用價(jià)值分析

2.1 提高了電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力

由于可編程控制器系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的研究范疇，同時(shí)PLC所應(yīng)用的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)是獨(dú)立的，所以電氣設(shè)備與PLC連接時(shí)，并不需要為PLC單獨(dú)設(shè)立一個(gè)存儲(chǔ)空間，這種分布式的存儲(chǔ)方式可以使計(jì)算速度更快，也可以使整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間更大，安裝起來也更加方便。這種結(jié)構(gòu)可以將電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的各項(xiàng)歷史數(shù)據(jù)完整清晰的記錄下來，一旦發(fā)現(xiàn)各種問題，可以根據(jù)歷史記錄，及時(shí)的判斷出電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，避免了PLC設(shè)備的存儲(chǔ)壓力。

2.2 提高了電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能水平

在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制過程中采用變頻器和可編程控制器技術(shù)，可以提高工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備運(yùn)行效率，保障產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，同時(shí)應(yīng)用上述方法，也可以使電氣設(shè)備的自動(dòng)化甚至智能化水平更進(jìn)一步，解放生產(chǎn)力，避免了人工操作設(shè)備可能帶來的潛在危險(xiǎn)?？删幊炭刂破骷夹g(shù)主要是通過軟件編程的方式來帶動(dòng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行，保證事先編制完成的程序，能夠指揮系統(tǒng)按照流程工作，并且控制器中的中央處理器可以分析和整理系統(tǒng)產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，最終將各項(xiàng)指令完整無誤的傳遞給執(zhí)行部分，這樣即可穩(wěn)定可靠的將各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿?。對于變頻器來說，在系統(tǒng)的工作過程中主要是為電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供合適的電壓，并且在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，適當(dāng)?shù)目刂撇煌h(huán)節(jié)的電壓來保證系統(tǒng)能夠流暢的穩(wěn)定運(yùn)行?？梢钥闯?，PLC和變頻器對于電氣設(shè)備的智能化水平都有著重要的作用[5]。

3 PLC與變頻器在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用要點(diǎn)

在自動(dòng)化工業(yè)控制設(shè)備不斷發(fā)展的浪潮下，PLC和變頻器自動(dòng)化控制中的應(yīng)用為工業(yè)生產(chǎn)中的電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展提供了契機(jī)和方向，在具體的應(yīng)用過程中，上述兩大產(chǎn)品在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用要點(diǎn)主要有如下幾個(gè)方面。

3.1 電氣設(shè)備的電壓控制要點(diǎn)

電壓控制在進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)化的控制過程中是十分重要的，大型的功率電機(jī)設(shè)備在使用過程中往往采用高電壓直接供電，從而造成系統(tǒng)的過電壓危險(xiǎn)性大大增加，也對工作人員的人身安全帶來了一定程度的威脅，維護(hù)起來也更加的繁瑣。而采用變頻器和PLC可以控制和轉(zhuǎn)換電壓，通過控制設(shè)備系統(tǒng)的工作電壓，來使得操作的安全系數(shù)大大提高。

3.2 可以控制設(shè)備的運(yùn)行成本

在以往的電氣設(shè)備自動(dòng)化控制過程中，往往需要通過控制柜、開關(guān)、熱保護(hù)和接觸器等裝置的連接才能驅(qū)動(dòng)電氣設(shè)備的電機(jī)，多環(huán)節(jié)造成了能源的浪費(fèi)。而通過變頻器和PLC，在整個(gè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可以降低能源損耗，減少節(jié)點(diǎn)元器件的布置，使得設(shè)備在運(yùn)行過程中的成本得到控制，也降低了整個(gè)系統(tǒng)的熱效應(yīng)，避免了系統(tǒng)發(fā)熱引起的火災(zāi)。

3.3 可以實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)警功能

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和高效率，往往需要多臺(tái)設(shè)備聯(lián)動(dòng)工作，而該系統(tǒng)一旦某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，那么整個(gè)系統(tǒng)都將停擺，影響了生產(chǎn)線的運(yùn)行，嚴(yán)重情況甚至?xí)斐呻姎庠O(shè)備的不可逆損傷。而在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中加入PLC和變頻器，那么就可以實(shí)現(xiàn)簡潔化的操作控制流程，通過一臺(tái)大腦——PLC，即可實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)先警報(bào)和定位，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)過熱或其他非正常信號即可及時(shí)切斷整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，避免了設(shè)備的進(jìn)一步損壞。

3.4 可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的模塊化應(yīng)用

電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的模塊化應(yīng)用是PLC和變頻器應(yīng)用的一項(xiàng)突出作用。在傳統(tǒng)的電氣控制自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行過程中，一旦整個(gè)設(shè)備中的某一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，那么整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)都會(huì)停止運(yùn)行，這對于整個(gè)生產(chǎn)線來說是十分不利的。而通過PLC和變頻器的應(yīng)用，可以通過對不同電氣設(shè)備和模塊來分別編寫控制程序，采用不同的指令來輸入和輸出，從而實(shí)現(xiàn)對某一單一模塊的直接控制，所以在某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)意外時(shí)，只需要關(guān)停該故障設(shè)備模塊即可，不影響其他環(huán)節(jié)的運(yùn)行，也避免了整條生產(chǎn)線的癱瘓。

3.5 可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的控制

在應(yīng)用可編程控制器技術(shù)過程中，可以縮短虛擬繼電器的反應(yīng)時(shí)間。例如，在采用可編程控制器控制斷路器時(shí)，傳統(tǒng)的斷路器主要是采用繼電器控制，反應(yīng)的時(shí)間相對較長，而采用可編程控制器可以極大程度地提高控制的精度和速度，體現(xiàn)出了可編程控制器在開關(guān)量控制中的使用價(jià)值。

3.6 在閉環(huán)控制中的應(yīng)用分析

可編程控制器在閉環(huán)控制中的應(yīng)用，主要是指在轉(zhuǎn)速測量過程中可以更加科學(xué)的控制調(diào)節(jié)器[4]。在閉環(huán)控制時(shí)，主要是通過電子調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速測量、電液執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，PLC在閉環(huán)控制中的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在打開動(dòng)力泵以后，該技術(shù)可以仔細(xì)的記錄動(dòng)力泵的運(yùn)行時(shí)間[6-7]，同時(shí)在經(jīng)過了詳細(xì)的數(shù)據(jù)采集和處理以后，選擇出最佳的主泵和備用泵，然后在后續(xù)操作時(shí)，僅僅轉(zhuǎn)為手動(dòng)擋控制即可，可以看出，PLC技術(shù)的使用使得操作相對比較簡單，同時(shí)也可以提高閉環(huán)控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.7 在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其不僅是比較復(fù)雜的，而且不僅僅是存在直線性，也包括連續(xù)型與點(diǎn)位型。PLC和變頻器在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅可以使數(shù)控系統(tǒng)的功能更加完善，同時(shí)還可以使數(shù)控系統(tǒng)的全功能型數(shù)控裝置運(yùn)行的更加良好。除此之外，相對于單片機(jī)控制系統(tǒng)來說，PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，還可以提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，避免光電效應(yīng)對系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

綜上所述，作為當(dāng)今電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的重要組成部分，變頻器和PLC的應(yīng)用使得當(dāng)前的控制系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的精度和靈敏度大大加強(qiáng)，同時(shí)運(yùn)行的穩(wěn)定性和抗干擾能力也更高，節(jié)約了生產(chǎn)線的運(yùn)行成本，降低了故障發(fā)生概率，這對于推動(dòng)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的發(fā)展有著重要的作用。相信隨著我國工業(yè)控制領(lǐng)域中的智能化水平不斷提高，PLC和變頻器的應(yīng)用及研究也一定會(huì)越來越深入。