I. Úvod
V oblasti priemyselnej automatizácie sú dve kritické riadiace zariadenia frekvenčné meniče (VFD) a programovateľné logické riadiace jednotky (PLC). Každý z nich má jedinečné funkcie a vlastnosti a zohráva nenahraditeľnú úlohu v systémoch priemyselnej automatizácie. Tento článok poskytne podrobnú analýzu a porovnanie pohonov s premenlivou frekvenciou-a programovateľných logických radičov z viacerých perspektív vrátane definícií, prevádzkových princípov, štrukturálneho zloženia, funkčných prvkov a scenárov aplikácií, aby čitateľom pomohol lepšie pochopiť rozdiely medzi nimi.
II. Definície a princípy fungovania
Pohon premennej{0}}frekvencie (VFD)
Pohon s premenlivou frekvenciou (VFD) je zariadenie na riadenie výkonu, ktoré využíva technológiu premenlivej{1}}frekvencie a mikroelektroniku na riadenie striedavých motorov zmenou frekvencie napájacieho zdroja motora. VFD primárne pozostáva z usmerňovania (AC na DC), filtrovania, inverzie (DC na AC), brzdových jednotiek, pohonných jednotiek, detekčných jednotiek a mikroprocesorových jednotiek. Prepínaním interných IGBT modulov VFD upravuje výstupné napätie a frekvenciu a dodáva motoru napájacie napätie, ktoré skutočne potrebuje, čím sa dosahuje úspora energie a regulácia otáčok. Okrem toho majú VFD rôzne ochranné funkcie, vrátane ochrany proti nadprúdu, prepätiu a preťaženiu.
Programovateľný logický radič (PLC)
Programmable Logic Controller (PLC) je digitálny elektronický systém navrhnutý špeciálne pre priemyselné prostredie. Používa programovateľnú pamäť na ukladanie inštrukcií na vykonávanie logických operácií, sekvenčného riadenia, časovania, počítania a aritmetických operácií a riadi rôzne typy mechanických zariadení alebo výrobných procesov prostredníctvom digitálnych alebo analógových vstupov a výstupov. PLC je digitálna riadiaca jednotka s mikroprocesorom na riadenie automatizácie, ktorá je schopná načítať riadiace inštrukcie do pamäte na uloženie a vykonanie kedykoľvek. Programovateľný ovládač sa skladá z funkčných jednotiek, ako je CPU, inštrukčná a dátová pamäť, vstupno/výstupné rozhrania, napájací zdroj a digitálna-na{4}}analógovú konverziu.
III. Štrukturálne zloženie a funkčné charakteristiky
Štrukturálne zloženie
Pohon s premenlivou frekvenciou: Pozostáva predovšetkým z usmerňovača, filtra, meniča, brzdovej jednotky, pohonnej jednotky, detekčnej jednotky a mikroprocesorovej jednotky. Medzi nimi usmerňovač konvertuje striedavý prúd na jednosmerný prúd; filter sa používa na vyhladenie jednosmerného napätia; menič konvertuje jednosmerný prúd na striedavý prúd na pohon motora; brzdová jednotka poskytuje brzdný moment, keď motor spomaľuje alebo sa zastaví; pohonná jednotka, detekčná jednotka a mikroprocesorová jednotka sú zodpovedné za riadenie a riadenie prevádzky celého frekvenčného meniča.
Programmable Logic Controller (PLC): Primárne pozostáva z funkčných jednotiek, ako je CPU, pamäť inštrukcií a údajov, vstupno/výstupné rozhrania, napájanie a digitálna-na{1}}analógovú konverziu. Medzi nimi je CPU základnou súčasťou PLC, ktorá je zodpovedná za vykonávanie užívateľských programov a riadenie prevádzky celého systému; pamäť inštrukcií a údajov sa používa na ukladanie používateľských programov a údajov; I/O rozhrania sa používajú na spojenie s externými zariadeniami a výmenu dát; napájací zdroj poskytuje stabilný zdroj energie pre PLC; a digitálna-na{4}}konverzná jednotka je zodpovedná za konverziu analógových signálov na digitálne signály alebo digitálnych signálov na analógové signály.
Vlastnosti
Pohon s premenlivou frekvenciou (VFD): Jeho primárnou funkciou je riadiť otáčky a krútiaci moment motora zmenou frekvencie napájania motora, čím sa dosiahne úspora energie a regulácia otáčok. Okrem toho majú VFD rôzne ochranné funkcie, ako je ochrana proti nadprúdu, prepätiu a preťaženiu, aby sa zabezpečila bezpečná prevádzka motora.
Programmable Logic Controller (PLC): Jeho primárnou funkciou je implementovať logické riadenie, sekvenčné riadenie a riadenie časovania mechanických zariadení vykonávaním užívateľských programov. PLC ponúkajú vysokú flexibilitu a škálovateľnosť; môžu byť naprogramované a nakonfigurované tak, aby vyhovovali rôznym požiadavkám a prispôsobili sa rôznym komplexným systémom riadenia priemyselnej automatizácie.
IV. Aplikačné scenáre
Pohony s premenlivou frekvenciou: Široko používané v aplikáciách vyžadujúcich úpravu otáčok a krútiaceho momentu motora, ako sú napríklad energeticky-úsporné úpravy a ovládanie rýchlosti zariadení, ako sú ventilátory, čerpadlá a kompresory. Okrem toho možno pohony s premenlivou frekvenciou použiť v oblastiach, ako je riadenie pohonu elektrických vozidiel.
Programovateľné logické ovládače: Široko používané v rôznych riadiacich systémoch priemyselnej automatizácie, napríklad v strojárskej výrobe, chemickom inžinierstve, výrobe energie a doprave. PLC je možné naprogramovať a nakonfigurovať tak, aby spĺňali špecifické požiadavky, čo umožňuje presné riadenie a riadenie mechanického zariadenia.
V. Zhrnutie
Pohony s premenlivou frekvenciou a programovateľné logické riadiace jednotky zohrávajú dôležitú úlohu v oblasti priemyselnej automatizácie. Hoci sú obe ovládacie zariadenia, vykazujú výrazné rozdiely, pokiaľ ide o definíciu, prevádzkové princípy, štrukturálne zloženie, funkčné charakteristiky a aplikačné scenáre. Pohony s premenlivou frekvenciou sa primárne používajú na reguláciu otáčok motora a krútiaceho momentu, aby sa dosiahla úspora energie a regulácia otáčok; programovateľné logické ovládače sa na druhej strane používajú hlavne na implementáciu funkcií logického riadenia, sekvenčného riadenia a časovania pre mechanické zariadenia. V praktických aplikáciách je pre dosiahnutie optimálnych výsledkov riadenia potrebné zvoliť vhodné riadiace zariadenie na základe špecifických požiadaviek na riadenie.