Page 191 - 电气自动化控制技术研究

第七章 现代电机控制技术研究

第一节 PLC 电机控制技术的相关分析

一、PLC 和变频器的电机控制系统设计

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企业运行的基

本要求。对于大型的设备来说，变频调速能够有效地提升它们的效率，使用变频器可以有
效地节省能源，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。

（一）系统设计功能分析
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。

2. 变频调速的系统设计
控制回路和主电路共同组成了通常使用的变频器。为异步电动机电力变换，提供调节
的电压和电频电源，称之为主电路。主电路包含逆变器、中间直流的环节、整流器。首先，

在将工频电源转换为直流电源时，使用的就是整流器。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。逆变器的作用是与整流器相反的，逆变器是对
直流功率进行交流功率的转化，达到需要的频率。6 个半导体形式的开关器件共同组成了

逆变器，逆变器电路是三相桥式的，对逆变器中主要的开关进行有规律的断开和导通控制，
其输出的频率可以是任意的，呈现出三相交流的波形。制动电路、驱动开关、输出电路、

输入的控制信号、检测电路等共同构成了控制回路。其主要是用来对逆变器开关进行控制
的，控制整流器电压，实现保护的任务。控制的方式有数字控制或者模拟控制。

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