PLC结合变频器在风机节能上的应用探讨

[摘 要]随着社会不断发展，对于能源需求也在不断增加，环保与节能日渐受到人们的重视，当前，在全球范围内的一项十分热门的议题便是如何开展节能减排工作。风机是当前一项较为普遍的电气设备，功率较大的风机对于能源的需求是极大的，基于这一情况，假装基于plc的变频器能够十分有效地实现节能的目标。

[关键词]PLC结合变频器；风机；节能

中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0392-01

当前我国的水泵、风机等大功率用电设备基本都是大容量高压电机控制，这些设备的耗电量能达到全国耗电量的45%左右，这使节能技术对于我国的能源节约尤为重要但是现在的节能方式比较落后，很多情况下是起不到节能作用的，反而增加了电能的消耗对高压变频调速技术深入研究探讨，并在电机调速控制领域使用，不但满足生产的需要，还能大大的节约能源的消耗。

1.变频器的工作原理

变频器是通过对电机转矩和磁通电流的解祸控制，实现转矩的精确控制和快速响应，并且以高精度的控制宽范围的调速运行风机大都是平方转矩负载，转速和轴功率成立方关系，因此风机的转速下降的同时，消耗的功率也会随之大大的降低，所以有很大的节能潜力，用调速器来调节风量、流量是节能最有效的措施。这样变频器的节电率能达到20%-50%。在现实的设计中，设计的用户电机的容量比实际需要的要高出很多，造成“大马拉小车”的现象，效率很低。风机在负荷工作的情况下，使用变频器调节电机的转速，轴功率随着转速的三次方的比例变化，节电的效果十分明显。

2.PLC系统特点

PLC采用了很多软件和硬件的防干扰措施，所以PLC系统不但抗干扰能力强，而且更加可靠、稳定、准确。PLC采用采用的是继电器控制形式的提醒图变成方式，这样不但变成简单，使用也方便，很容易作人员贯通。PLC的设计安装非常容易，维护的工作量也比较少，适用于恶劣的工业环境。与外部设备连接方便，采用的是通一接线方式，可拆装的活动端子排，不同的端子功能可适用于多种电气设备规格。PLC系统功能比较完善，设计比较人性化，通用性强，能耗低、体积小、性价比高。

3.PLC与变频器的结合

PLC即可编程控制器是专门为工业设计，在工业环境下应用的数字运算操作的电子设备，在它的内部存储可以执行计时、逻辑顺序运算、算术和计数运算等很多操作指令，还可以通过模拟或者数字模式输入和输出各种控制机械以及生产过程的指。

变频器的输入信号基本包括了设备运行的许多指令信号，如运行/停止、微动、正转/反转等运行中操作的开关型指令信号二它经常利用继电器接点或者具有继电器接点特点的元件〔如晶体管）与PLC相连，从而是指令可以操纵设备。使用继电器接点的时候经常会出现接触不良，引起错误动作；在使用晶体管连接的时候需要考虑晶体管自身的电流容量、电压等，以保证系统的可靠稳定。设在设计变频器的输入信号电路的时候还要注意，输入信号电路连接不当也会造成变频器的错误动作，比如，在信号电路用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的造影有可能会是变频器发出错误指令，应尽量避免二在输入开关信号到变频器的时候，有的时候设备电源会和变频器的控制电源（ 2-4V电源）发生串扰，这样会造成设备跳电，也有可能烧坏24V电源二正确的连接是用PL C电源把外部晶体管的集电极通过二极管连接PLC。因为连接处输入信号的不同，所以要根据变频器的输入阻抗来选择合适的PL C输出模块。

在PLC进行顺序控制的时候，由于CPU需要时间来处理数据，有可能会出现一点时间的延缓，所以在精确的控制中要考虑这个因素变频器在运行的时候会产生电磁干扰，为保证PLC不被电磁干扰或者其他的因素影响而出现故障，变频器与PLC链接的时候应注意以下几点：（1）PLC本身要按安全操作规章的接线标准进行接地，并且应与变频器的接地线分开。（2）PLC应采用稳定的24V电源，保障输人输出信号的稳定可靠，避免出现误动作（3）应当把变频器与PLC安装于同一操作柜中，方便操作，但是要尽可能的把两者的电线区分开，防止出现故障。

4.PLC控制结合变频调速在风机节能上的应用

1.变频器选择

变频器连续调速是使用变频器的追踪速度模拟给定信号来改变输出频率功能。选择变频器主要是从品牌、价格、用户的要求和驱动的负载特性等几个方面来考虑二如果风机的启动转矩大，可以用微处理器控制的变频器，最好是采用有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管作为功率输出器件，这样可以为电动机和变频器本身提供良好的保护的同时，是设备运行更可靠，功能更多样。

2.安装与调试

设备安装完成后，将编号的编程软件写入主机与PLC联网，设定变频器参数，然后检查电路，并逐步通电观察调试PLC系统运行是，先适当的减少负荷，观察流量是否会随着频率的降低而减小，然后找到合适的最低频率，是变频器在最低稳定工作点状态下工作。

3.实施效果

由于风机采用了变频器软启停，消除了原来启动时大电流对电网的冲击，用电环境得到了改善由于风机电机大多数时间运行在额定转速以下，电机的振动、温升及噪声都极大的减少，电气故障也比原来降低，电机使用寿命也相应延长由于采用了温差闭环变频调速，提高了自动化水平，减少了人为因素的影响，完善了系统的运行环境质量。风机控制系统在低负荷工况调节下其节能潜力非常巨大，如从100%额定转速降低到70%额定转速时，由下表可知其节能率可以从0%升高到65.8%，。对于150kw的风机而言，采用变频调速装置进行技术改造后，大致可以在1.5年就能收回成本，因此是提高其内部系统综合运行技能水平的重要技术措施。

5.总结

实践证明，PLC结合变频器用于风机设备取得了明显的节能效果，是目前最有效的节能调速控制方式。不但提高了设备的生产效率，满足了生产工艺要求，更大大的减少了设备维修费用。进一步验证了利用变频器、PLC、温度模块、数模转换模块、温湿度传感器组成的自动控制系统，对风机的节能改造确实可行。

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