PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的應用研究
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【摘 要】由于受到電氣自動化設備自身條件的限制，傳統技術經常無法實現節能控制。如：無法將水壓系統和空調系統的運行效率控制到最佳狀態，無法將照明系統的照明量按需求提供給需求方等。PLC變頻節能技術能夠將傳感器技術、實時控制技術以及計算機通信技術有效融合在一起，保證電氣自動化設備的節能效果達到最理想的狀態。
【關鍵詞】PLC變頻節能技術；電氣設備；自動化設備；
近幾年來，相關產業生產者開始對電氣自動化設備中的節能率管理加以重視，電氣自動化的節能處理是基于電氣辦公設備方面的節能控制管理，以及電氣通信設備的控制管理。在保證電氣自動化設備正常運行的前提下，如何最大程度減少能量損耗是需要重點研究的問題。
一、PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的應用優勢
1.應用簡單方便。PLC變頻節能技術在電氣自動化設備控制中的應用較為簡便，這是其最大的應用優勢，具體來看，PLC變頻節能技術在實際應用中，并不需要與其他電氣設備之間建立起實際聯系，就能夠實現對電氣設備的自動化控制，能夠有效保障電氣設備的控制效率，還能夠在一定程度上降低能源的消耗，降低設備系統安裝工作的難度。同時，將PLC變頻節能技術應用于電氣自動化設備的控制系統，其向工作人員所呈現的操作界面的風格較為簡潔，控制指令可謂一目了然，便于工作人員快速熟悉其具體操作流程，降低操作失誤風險，保障系統操控效果。
2.可靠性較高。PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的應用，主要是依靠其內部大面積的集成電路來實現的，通過對抗干擾處理工藝的綜合應用，能夠有效保障電氣自動化設備實際運行的可靠性。而在實際工作中，工作人員為了提升電氣設備硬件部分的抗干擾性能，大多會針對輸入電路、電源與輸出電路、電源等進行單獨的接口設置，降低其干擾威脅。同時，還會采取屏蔽內部電源與穩壓措施等來保障電氣自動化設備實際運行的節能與穩定。此外，工作人員在實際工作中，針對惡劣環境中的可編程控制器還可以進行必要的密封處理、接地處理等，或是為其安裝抗震外殼等，降低外界因素對其運行的干擾，最大限度的保障其能夠安全運行。
二、PLC變頻節能技術原理
1.PLC技術。其是一種通過編程邏輯而實現運行的控制器，其同時也是基于電力線傳輸數據與話音信號而實現的一種通訊方式。這一技術最早研發自上世紀六十年代的美國，其最初是由通用汽車公司研發出來的，并逐漸應用于實際工作中。在當時，PLC技術只具備順序控制功能，適用范圍較小。隨著時代的發展，直至上世紀八十年代，PLC技術才具備了函數運算與高數運算等計算功能，提升了控制系統的功能。而當前電氣自動化模式中就涵蓋了PLC技術的可編程邏輯控制的特征。在實際工作中，人們只需要根據實際要求與電氣設備特點等，來對控制程序進行提前編寫，并將其與控制設備進行連接操作，進而達到自動控制電氣設備的目標。這樣一來，工作人員就能夠連續操控電氣設備，對電氣設備實際運行中可能出現的各種突發狀況進行預測，并編寫出相應的操作處理程序，以便實際發生時，工作人員能夠及時對其進行有效處理，為電氣自動化設備的可靠運行奠定良好基礎。
2.變頻技術。變頻技術從本質上來說，就是通過對電流頻率的改變來對電機的實際運轉速度來進行控制，而這種頻率的改變并不需要額外的附加轉差損耗，能夠提升電氣設備自動化控制水平，是一種較為先進的調速技術。而變頻技術的應用關鍵就在于變頻器，其是由整流器、直流環節與逆變器以及控制電路等共同構成的，其中整流器的效用主要是對交流電進行轉變，直至成為直流電。而直流環節的效用則主要體現在濾波功能上，逆變器的實際應用主要是針對直流電而言的，將其轉變為可控頻率的交流電，并直接傳輸給電動機。因此，逆變器可謂變頻器實際運行的核心所在。而變頻節能技術的實際應用則能夠有效解決以往傳統直流電動機一直保持額定頻率運行而導致的能源浪費，能夠有效保障電氣設備能夠穩定安全的運行。
三、PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的具體應用
1.在采煤機中的應用。采煤機綜合性比較強，主要體現在系統組成以及技術組成等方面，這種錯綜復雜性也決定了其消耗電能比例較大性。若使采煤機更加現代化、機械化，相關人員還要將其與變頻節能技術結合起來。該種技術不僅會使采煤機的運行速度受到調控，使能源消耗量減至最低，還會促使采煤機運行安全系數提高，如此采煤機生產效率也會得到提高。為了減少煤礦的生產成本，煤礦企業一般會從變頻器類型方面入手，選擇能減少采煤機能耗量和故障的能量回饋性四象限變頻器，結合了這種裝置的采煤機生產效率會更高。
2.在風機中的應用。風機主要應用在礦井中，為礦井內部進行通風換氣，礦井內部的作業完成程度不同，對風機的速度要求也不同，所以風機要時刻處于更新狀態，以使風機滿足速度、范圍以及精度等方面的要求。更新的風機在運行中也需要維修，頻繁維修會造成大量成本?；诖?，相關人員有必要將變頻節能技術與風機結合起來，使風機更加節能有效。風機中的變頻技術是在原電機調速技術上集成其他信息技術和控制技術的綜合技術，所以其不僅能對風機運行效率形成控制作用，還會對能源消耗量進行控制，在該技術運用中，風機可以自行調速，不需要更換，所以維修成本也會降低。風機一直處于正常運行狀態，而不是頻繁開啟關閉，則開啟關閉消耗的巨大能量也會得到節約。另外風機在閉環控制中，也會有效減少能源消耗。
3.在帶式輸送機中的應用。帶式輸送機的驅動力一般為摩擦力，其在煤礦機電設備中，則以電動機為動力，以摩擦力為牽引力，該種裝置主要采用軟啟動方式，在該種方式中，工頻電流在拖動牽引中起著重要作用。雖然會使物料正常運輸，但在運輸中，物料與輸送機皮帶的磨損以及皮帶與設備之間的磨損都會縮短該裝置的使用期限。嚴重情況下，皮帶不會保持完好無損狀態，甚至會發生斷裂。在選擇變頻節能技術后，變頻器會對電機啟動狀態下的電流量進行控制，使多余的電流能進入電網，避免產生副作用。如此設備也不會發生溫度飆升過高現象。變頻節能技術的節能主要體現在電機調速過程中，轉速會根據該裝置的負荷率變化而變化，直至處于經濟安全運行狀態。這會使設備磨損減輕。變頻節能技術的另一優勢為可以使設備實現軟啟動，如此設備便可以改善原來的啟動模式，以降低開啟消耗電流。變頻器在帶式輸送機中的應用，還可以對該裝置的電路起到保護作用，使其免于發生過流或短路等問題。
4.在提升機中的應用。提升機主要通過改變勢能，來使設備可以進行升降運動。將其與變頻技術結合在一起，主要對設備的速度進行調整控制，使作業人員以及物料上下運行安全得到保障。在提升機變頻技術應用方面，相關人員不僅使用了四象限變頻器，還對提升機本身進行了改善，使其具有防爆功能。在此基礎上，結合相關的信息控制技術，提升機運行過程受控力度會更大，提升機輸出和輸入過程的作用效果也會很顯著。
5.在主排水泵中的應用。主排水泵應用了變頻技術后，其運行速度得到調控，操作變得更加簡潔，在運行中，也不需要頻繁啟停，如此這兩種狀態下消耗的電量可以得到節約。另外變頻技術還可以對主排水泵形成保護作用，使該種設備正常高效運行。
參考文獻：
[1]王桂全.電氣自動化設備中PLC控制系統的應用分析.2017.
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