PLC与变频器在电气设备自动化控制中的应用研究

（安钢集团永通球墨铸铁管有限责任公司，河南 安阳 455133）

0 引言

在我国当前的企业生产中，随着科技的发展与相关技术的成熟，在一定程度上促进了PLC与变频器的普遍应用[1]。对于企业来说，电气设备自动化控制技术既能带来较高的经济效益，也能保证企业生产活动的有序进行，同时还能确保在正常运转相关电气设备的同时提高其运行效率。

1 PLC与变频器的含义

1.1 PLC含义

PLC实际上是一种逻辑编程控制器，隶属于自动化控制技术中的控制系统，其包含了数字运算、操作、定时等多种功能，主要应用于工业生产中，既能促进企业生产效率提高，又能最大程度上提高企业利润，对企业发展来说有促进作用[2]。PLC控制器一般通过可编程的存储器存储已经设定好的操作指令，在需要进行自动化控制的电气设备中运用，可以实现逻辑运算、顺序控制、算数操作等面向用户的操作指令。

1.2 变频器含义

变频器属于一种电力控制设备，主要应用变频与微电子技术，在对交流电动机的控制中主要采用的是改变电机工作电源频率方式。通过交流变直流、直流变交流、滤波等众多组成部分构成了一个完整的变频控制系统。而在实际工作中，想要满足节能、调速的目的，就需要对输出电源的电压、频率不断通过内IGBT的开断进行调整，进而在满足电机实际需求的基础上提供电源及电压[3]。

2 在电气自动化控制中PLC与变频器的控制过程

在电气自动化控制中通过PLC控制变频器进行动作，变频器动作后，把终端设备的转速，电流等信号再反馈给PLC，然后PLC根据反馈过来的信息通过PID运算使终端设备的实际状态值更接近于设定值，从而使电气自动化控制过程达到更高的要求。

在STEP7编程软件硬件组态中，对S7-300与MM440进行硬件组态PROFIBUS通讯，然后在下方设置S7-300与MM440变频器的数据交换区，即PIW字与PQW字，如图1所示。S7-300PLC通过程序控制PQW字的输出来控制MM440变频器的P0700与P1000参数值的写入，从而控制MM440的启停与转速给定。而MM440变频器的转速，运行电流等信号则通过PLC的PIW字对参数R0052实际状态的采集，进而参与到PLC控制当中，通过设定值与实际值的反馈比较再在程序中通过闭环PID运算进而实现电气自动化对设备的精准控制。

图1 PLC S7-300与MM440变频器的通讯过程

以上则是S7-300与MM440在电气自动化控制中的一个例子，这样的控制不仅简化了控制线路，而且使电气自动化控制的精确度得到了提高。其他品牌的PLC与变频器诸如AB系列PLC与施耐德变频器或POWERFLEX系列变频器均能实现以上的控制过程。

PLC与变频器的通讯还有很多方式比如PROFINET方式，大体控制过程则如上所示，在我们研究的电气自动化控制领域，通过PLC控制变频器动作，然后变频器再把状态反馈给PLC进行精准控制，这是现在和未来电气自动化控制的一个重要方向。

3 在电气自动化控制中应用PLC与变频器的重要价值

3.1 有利于提高节能效果

在近几年，随着我国提倡的节能发展理念，在各行各业中，也逐渐将节能理念放在企业发展的首要位置，而变频器在电气自动化控制中的应用，恰好满足了这种发展要求。变频器的负载要求及范围都是经过设定的，可自动调节电机转速与负荷匹配，在生产运行设备上，尤其是大中型企业的相关设备，能起到很好的降低能耗作用，实现节能理念的目标[4]。另一方面，PLC与变频器因其本身特点，在应用时，还能进一步降低原材料的使用，也就是说间接帮助企业减少了成本支出。

3.2 有利于维护方便

PLC与变频器不仅操作方便快捷，还很容易维护，同时其还具有较高的安全性能。PLC与变频器维护方便的原因是由于其主要依靠单元模式进行运行，因此只要驱动电路具有较好的可靠性，就能确保PLC与变频器的正常运行，包括驱动环节和保护环节。同时，PLC与变频器的正常运行还不会受高温条件限制，具有较长的使用寿命，从某种程度上来说也是帮助企业降低了成本支出。

3.3 有利于电气装置智能化水平提高

PLC与变频器在电气自动化控制中的应用，不仅能提升电气装置反应速度，还能有效提高其整体运行效率，在一定程度上实现了提高电气装置智能化水平。通过对PLC的利用，能有效实现整体性控制系统软件，确保能按照预设程序运行各个工作流程，并有针对性的评估整体系统的运行状况，保证能实时、可靠的传输数据[5]。而变频器则可以提供相应电源电压支持系统运行，同时有效调控各个环节中的电压，确保能稳定、安全的运行系统。

4 结语

综上所述，我国当前的众多工业生产部门在进行相应工作开展时，应深入了解及掌握PLC技术和变频器的实际应用，尤其是在当前广泛应用的电气设备自动化控制背景下，有关工作人员就需要细致研究能对PLC及变频器造成影响的不利因素，同时在自动化控制设备中引入其他先进手段，确保在合理应用PLC和变频器时，还能促进电气设备自动化控制水平得到有效提高。另一方面，对于目前电气设备自动化控制中已经存在的问题，相关企业则需要定期对设备操作团队展开有关这方面的专业培训活动，全面提高工作人员的专业技能水平，同时创造一个良好基础条件支持PLC与变频器等相关设备的应用。只有全面了解和掌握了PLC技术与变频器，才能确保未来在其他行业领域能发挥电气设备自动化控制更多的价值，推动国家工业的可持续发展。