摘要：介紹了PLC控制器與變頻器調(diào)速原理。說明了PLC控制器與變頻器技術(shù)在MQ530門機上的應(yīng)用情況，分析了使用PLC控制器控制變頻器調(diào)速后的效果，即在調(diào)速范圍內(nèi)方便連續(xù)控制。使得各機構(gòu)運行平穩(wěn)，機械沖擊力小，延長了門機使用壽命，減少了故障發(fā)生率。
揚子運輸有限公司8號碼頭原有的2臺門機是建廠初期建設(shè)的，主要擔(dān)負(fù)揚子石化公司的固體物料進(jìn)出裝卸任務(wù)。隨著揚子石化公司的改擴建和揚子石化一巴斯夫有限責(zé)任公司的建立，2臺門機的使用頻率越來越高，一直滿負(fù)荷.超負(fù)荷的作業(yè)。隨著使用時間的延長，2臺門機的故障率開始上升，經(jīng)常過流使主接觸器觸頭燒壞.粘連在一起造成缺相或短路故障。同時原門機電氣控制使用了大量的繼電器.接觸器，電氣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難，不易調(diào)整，故障率高。采用電機轉(zhuǎn)子串聯(lián)切割電阻，進(jìn)行有級調(diào)速，使得門機工作時極不平穩(wěn)，并且能耗大（因為能量消耗在串聯(lián)的電阻片上了）.效率低。因此新門機（MQ53o）上采用了先進(jìn)平穩(wěn)的無極變頻調(diào)速技術(shù)。
1.PLC控制器與變頻器調(diào)速原理
1.1.PLC控制器
PLC是可編程控制器的簡稱，可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是1臺專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。它具有豐富的輸入.輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為3個階段，即輸入采樣，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新3個階段。完成上述3個階段稱為1個掃描周期，在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行3個階段。
在輸入采樣階段，PLC控制器以掃描方式依次讀入各類按鈕.開關(guān)類電器主令控制器的輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/0(輸入/輸出)映象區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。在用戶程序執(zhí)行階段，PLC控制器總是按順序由上而下的依次掃描，預(yù)編好的各種軟繼電器及其觸點組成邏輯程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右.先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路圖進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM 儲存區(qū)中對應(yīng)的狀態(tài)，或者刷新該輸出線圈在I/0 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/0映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的被控負(fù)載，如各種電磁閥線圈.接觸器.信號指示燈或變頻器等執(zhí)行電器，這時才是PLC控制器的真正輸出。
1.2.變頻器調(diào)速原理 
變頻器簡單地說就是將電源的三相(或單相)交流電，經(jīng)整流橋整流為直流電(交一直變換)，再把直流電經(jīng)逆變器變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相(或單相)交流電源(直一交變換)。其間電能不發(fā)生任何變化，而只有頻率發(fā)生改變。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速計算公式如下：
n= 60×f×(1-s)/p (1)
式中：n -- 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；
f --定子頻率；
s -- 異步電動機轉(zhuǎn)差率；
p -- 磁極對數(shù)。
由式(1)可知，異步電動機調(diào)速的途經(jīng)有改變磁極對數(shù).改變轉(zhuǎn)差率和調(diào)整輸入頻率。改變電機的磁極對數(shù)實際上就是改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，加上電機的磁極對數(shù)是相對固定的，所以只有通過改變定子繞組的接法來實現(xiàn)。但是這種方法的缺點是顯而易見的，主要是：最多只有4擋調(diào)速，不能得到最佳的運行效果，負(fù)載能力下降，工作效率下降，調(diào)速時必須改變繞組的接法，故控制電路比較復(fù)雜。改變轉(zhuǎn)差率是通過在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)電阻來實現(xiàn)的，這種方法只能用于繞線式電機，其缺點是因為要串聯(lián)的電阻在電機外部，在電機的結(jié)構(gòu)上就必須加入電刷和滑環(huán)，增加了故障率，同時調(diào)速電阻上將白白地消耗掉許多電能，調(diào)速后的機械特性比較“軟”，不理想。