论文部分内容阅读
摘要：对于大型的设备来说，变频调速能够有效的提升它们的效率，使用变频器可以有效的节省能源，提升产品的质量，节省劳动力。现今，因为在使用PLC和变频器时信号抗干扰的能力强、成本低的优点，所以很多工业领域开始应用它们。
关键词：PLC;变频器;电机控制系统;研究
引言：在工业发展的过程中，继电器控制技术已经跟不上发展的脚步了，发展已经逐渐趋于电机变频控制技术。在工业生产中，PLC和变频器的电机控制系统已经成为了企业运行的基本要求，本文主要论述了PLC和变频器的电机控制系统的设计研究。
1对系统设计的功能进行分析
1.1闭环系统的硬件设计
电机的控制系统是由下面三个组成的，电机、变频器、PLC。首先对PLC进行设置输入，让PLC对变频器进行控制，在通过变频器对电机进行控制，最后电机的转速可以对PLC进行反馈，在进行比较后输出到变频器，可以完成无静差调速。PLC以及光电编码器可以实现速度的测量。使用S7-200采集速度信号，其采集的功能是高速脉冲的，在采集的频率上面可以实现30KHZ，拥有的高速计数器一共是6个，在进行脉冲差值采集时，是在固定的时间间隔内的，当前电动机的转速，通过计算就可以得出了，所谓的闭环控制，就是PLC接受速度信号的反馈，与给定量进行比较，输出数据给到PID控制的部分，从而对速度进行调节，使其可以实现设定的目标。
1.2变频调速的系统设计
（1）在将工频电源转换为直流电源时，使用的就是整流器。（2）因为异步电机是逆变器的负载，这是感性负载范围内的，所以不管电动机是在发电的状态，还是电动的状态，起始的功率在因数方面不会是1。所以，在电动机和中间直流的环节，总会出现交换无功功率的情况，在直流环节进行储能的元件（电感器、电容器）可以对无功能量进行缓冲，所以，中间的直流环节其实就是在中间进行储能的环节，
2 PLC技术特点
2.1反应速度变快
辅助继电器在PLC技术中起到非常重要的作用，在应用中，可以忽略部分节点，进而将这些节点转化为时间，能够快速的完成对各项内容的处理。
2.2安全性强
PLC技术在电气设备自动化控制系统中，能有效地提高该系统在实际应用的抗干扰能力。时代在不断发展，PLC技术也在不断的完善，其中安全性能也得到了进一步的提升，使得电气设备能够正常运行。
2.3操作方便
PLC技术在操作时相对简单点，能够大大降低PLC技术的操作难度，为了避免在操作是出现问题，导致电气设备无法正常运行，所以要提高电气设备运行时的工作效率，进而加快企业发展的步伐。
2.4功能完善
PLC技术在电气设备自动化控制中有重要的作用。PLC技术的功能完善，可以使PLC技术和电气设备自动化控制系统结合在一起，从而使电气设备自动化控制的功能得到很大的提高。在对PLC技术的应用分析前，要充分掌握该技术的特点，确保在实际应用中对PLC技术进行有效控制，为实现企业的经济效益提供良好的保障。
3变频器在多电机时的控制方式
3.1正弦脉宽调制的控制方式
使用这种控制方式，主要是为了实现目标转矩-速度这一特性，让电动机在磁通方面不变化的情况下，对电源进行频率的改变，实现调速的目的。一般使用的变频器就是使用正弦脉宽调制的控制方式，实际上这种变频器具有非常简单的组成结构，但是因为使用的控制方式是开环的，所以在不能很好的完成控制的要求，在低频的状态时，就需要进行转矩补偿，对低频转矩进行特性方面的更改。控制方式的特点主要表现是：低成本的控制电路、比较简单的结构、在机械特性方面具有较好的硬度，对于平滑调速的需求一般是可以进行满足的，目前来说，已经有很多领域使用这个控制方式了。
3.2矢量控制法
谓的矢量控制，就是将异步电动机的定子交流电流在三相坐标下，Ia、Ib、Ic、之间实行三相到二相的转换，把交流电流是在两相静止坐标系下的Ia1和Ib1的效果进行相等，然后在使用磁场定向（按转子）对它们变换旋转，达到Im1、It1的相等效果。通过这种方式对直流电机进行控制方式的模仿，在直流电机方面，实现控制量，与其对应的坐标，进行反交换，可以有效的实现控制异步电动机。使用这种控制的方式，实际上就是将直流电机与交流电机的效果相等，分别控制其中速度和磁场这两个分量，通过控制转子磁链，让转子磁链变成定向，分解定子电流，最后可以收获磁场和转矩这两个分量，通过交换坐标，实现正交或者解耦控制。
3.3转差频率的控制方式
这种方式是对转矩进行直接控制，是在正弦脉宽调制控制方式的基础上，结合异步电动机在实际运转过程中转速的电源频率，在进行变频器输出频率调节的时候，还需要结合预期的转矩，电动机就可以得到的相对应的转矩输出，使用这样的控制方式，需要将速度感应器安装到控制系统中，在实际的操作中，可能需要进行电流反馈，以此来控制电流频率和电流，这种方法就是闭环的控制方式，让变频器可以保持稳定性，并且在出现急速的减速、加速时，或者负载发生变化的时候，都可以进行良好的响应。
3.4直接转矩控制
使用这种控制方式，对矢量控制出现的问题进行了解决，对系统结构进行创新，使其简洁，有效的对动静态性能进行了保障。目前来说，在交流传动功率比较大的方面已经广泛的使用了直接转矩控制。直接转矩控制是控制电动机的磁鏈的转矩，其并不要求直流电机与交流电机拥有相等的效果，相比矢量控制来说，省略了很多的复杂的计算步骤，也不需要模仿直流电机的控制方式，也就省略了因为解耦而简单化的数学模型。
结语：PLC自动控制系统在很大程度上促进了我国工业的发展。它具有一系列优点，能有效地优化生产过程，提高控制效果。然而，在未来的发展中，有必要结合工业生产过程的要求，积极优化和研究PLC自动控制系统。
参考文献：
[1]厉翔.基于PLC控制的智能变频恒压供水系统[J].自动化应用，2019（12）：4-6.
[2]孙永芳，张刚.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].科技创新与应用，2019（35）：177-178.
关键词：PLC;变频器;电机控制系统;研究
引言：在工业发展的过程中，继电器控制技术已经跟不上发展的脚步了，发展已经逐渐趋于电机变频控制技术。在工业生产中，PLC和变频器的电机控制系统已经成为了企业运行的基本要求，本文主要论述了PLC和变频器的电机控制系统的设计研究。
1对系统设计的功能进行分析
1.1闭环系统的硬件设计
电机的控制系统是由下面三个组成的，电机、变频器、PLC。首先对PLC进行设置输入，让PLC对变频器进行控制，在通过变频器对电机进行控制，最后电机的转速可以对PLC进行反馈，在进行比较后输出到变频器，可以完成无静差调速。PLC以及光电编码器可以实现速度的测量。使用S7-200采集速度信号，其采集的功能是高速脉冲的，在采集的频率上面可以实现30KHZ，拥有的高速计数器一共是6个，在进行脉冲差值采集时，是在固定的时间间隔内的，当前电动机的转速，通过计算就可以得出了，所谓的闭环控制，就是PLC接受速度信号的反馈，与给定量进行比较，输出数据给到PID控制的部分，从而对速度进行调节，使其可以实现设定的目标。
1.2变频调速的系统设计
（1）在将工频电源转换为直流电源时，使用的就是整流器。（2）因为异步电机是逆变器的负载，这是感性负载范围内的，所以不管电动机是在发电的状态，还是电动的状态，起始的功率在因数方面不会是1。所以，在电动机和中间直流的环节，总会出现交换无功功率的情况，在直流环节进行储能的元件（电感器、电容器）可以对无功能量进行缓冲，所以，中间的直流环节其实就是在中间进行储能的环节，
2 PLC技术特点
2.1反应速度变快
辅助继电器在PLC技术中起到非常重要的作用，在应用中，可以忽略部分节点，进而将这些节点转化为时间，能够快速的完成对各项内容的处理。
2.2安全性强
PLC技术在电气设备自动化控制系统中，能有效地提高该系统在实际应用的抗干扰能力。时代在不断发展，PLC技术也在不断的完善，其中安全性能也得到了进一步的提升，使得电气设备能够正常运行。
2.3操作方便
PLC技术在操作时相对简单点，能够大大降低PLC技术的操作难度，为了避免在操作是出现问题，导致电气设备无法正常运行，所以要提高电气设备运行时的工作效率，进而加快企业发展的步伐。
2.4功能完善
PLC技术在电气设备自动化控制中有重要的作用。PLC技术的功能完善，可以使PLC技术和电气设备自动化控制系统结合在一起，从而使电气设备自动化控制的功能得到很大的提高。在对PLC技术的应用分析前，要充分掌握该技术的特点，确保在实际应用中对PLC技术进行有效控制，为实现企业的经济效益提供良好的保障。
3变频器在多电机时的控制方式
3.1正弦脉宽调制的控制方式
使用这种控制方式，主要是为了实现目标转矩-速度这一特性，让电动机在磁通方面不变化的情况下，对电源进行频率的改变，实现调速的目的。一般使用的变频器就是使用正弦脉宽调制的控制方式，实际上这种变频器具有非常简单的组成结构，但是因为使用的控制方式是开环的，所以在不能很好的完成控制的要求，在低频的状态时，就需要进行转矩补偿，对低频转矩进行特性方面的更改。控制方式的特点主要表现是：低成本的控制电路、比较简单的结构、在机械特性方面具有较好的硬度，对于平滑调速的需求一般是可以进行满足的，目前来说，已经有很多领域使用这个控制方式了。
3.2矢量控制法
谓的矢量控制，就是将异步电动机的定子交流电流在三相坐标下，Ia、Ib、Ic、之间实行三相到二相的转换，把交流电流是在两相静止坐标系下的Ia1和Ib1的效果进行相等，然后在使用磁场定向（按转子）对它们变换旋转，达到Im1、It1的相等效果。通过这种方式对直流电机进行控制方式的模仿，在直流电机方面，实现控制量，与其对应的坐标，进行反交换，可以有效的实现控制异步电动机。使用这种控制的方式，实际上就是将直流电机与交流电机的效果相等，分别控制其中速度和磁场这两个分量，通过控制转子磁链，让转子磁链变成定向，分解定子电流，最后可以收获磁场和转矩这两个分量，通过交换坐标，实现正交或者解耦控制。
3.3转差频率的控制方式
这种方式是对转矩进行直接控制，是在正弦脉宽调制控制方式的基础上，结合异步电动机在实际运转过程中转速的电源频率，在进行变频器输出频率调节的时候，还需要结合预期的转矩，电动机就可以得到的相对应的转矩输出，使用这样的控制方式，需要将速度感应器安装到控制系统中，在实际的操作中，可能需要进行电流反馈，以此来控制电流频率和电流，这种方法就是闭环的控制方式，让变频器可以保持稳定性，并且在出现急速的减速、加速时，或者负载发生变化的时候，都可以进行良好的响应。
3.4直接转矩控制
使用这种控制方式，对矢量控制出现的问题进行了解决，对系统结构进行创新，使其简洁，有效的对动静态性能进行了保障。目前来说，在交流传动功率比较大的方面已经广泛的使用了直接转矩控制。直接转矩控制是控制电动机的磁鏈的转矩，其并不要求直流电机与交流电机拥有相等的效果，相比矢量控制来说，省略了很多的复杂的计算步骤，也不需要模仿直流电机的控制方式，也就省略了因为解耦而简单化的数学模型。
结语：PLC自动控制系统在很大程度上促进了我国工业的发展。它具有一系列优点，能有效地优化生产过程，提高控制效果。然而，在未来的发展中，有必要结合工业生产过程的要求，积极优化和研究PLC自动控制系统。
参考文献：
[1]厉翔.基于PLC控制的智能变频恒压供水系统[J].自动化应用，2019（12）：4-6.
[2]孙永芳，张刚.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].科技创新与应用，2019（35）：177-178.