I. Einleitung
Im Bereich der industriellen Automatisierung sind Frequenzumrichter (VFDs) und speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) zwei wichtige Steuergeräte. Jedes besitzt einzigartige Funktionen und Eigenschaften und spielt eine unverzichtbare Rolle in industriellen Automatisierungssystemen. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Analyse und einen Vergleich von Frequenzumrichtern und speicherprogrammierbaren Steuerungen aus verschiedenen Perspektiven, einschließlich Definitionen, Funktionsprinzipien, struktureller Zusammensetzung, Funktionsmerkmalen und Anwendungsszenarien, um den Lesern zu helfen, die Unterschiede zwischen ihnen besser zu verstehen.
II. Definitionen und Funktionsprinzipien
Variabler-Frequency Drive (VFD)
Ein Frequenzumrichter (VFD) ist ein Leistungssteuergerät, das Frequenztechnologie und Mikroelektronik nutzt, um Wechselstrommotoren durch Änderung der Frequenz der Motorstromversorgung zu steuern. Ein VFD besteht hauptsächlich aus Gleichrichtung (AC zu DC), Filterung, Umkehrung (DC zu AC), Bremseinheiten, Antriebseinheiten, Erkennungseinheiten und Mikroprozessoreinheiten. Durch das Schalten der internen IGBTs passt der VFD die Ausgangsspannung und -frequenz an und versorgt den Motor mit der tatsächlich benötigten Leistungsspannung, wodurch Energieeinsparungen und Drehzahlregelung erreicht werden. Darüber hinaus verfügen VFDs über verschiedene Schutzfunktionen, darunter Überstrom-, Überspannungs- und Überlastschutz.
Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist ein digitales elektronisches System, das speziell für industrielle Umgebungen entwickelt wurde. Es verwendet einen programmierbaren Speicher zum Speichern von Anweisungen zur Durchführung logischer Operationen, sequentieller Steuerung, Zeitsteuerung, Zählung und arithmetischer Operationen und steuert verschiedene Arten mechanischer Geräte oder Produktionsprozesse über digitale oder analoge Ein- und Ausgänge. Eine SPS ist eine digitale Steuereinheit mit einem Mikroprozessor zur Automatisierungssteuerung, die jederzeit Steueranweisungen zur Speicherung und Ausführung in den Speicher laden kann. Eine programmierbare Steuerung besteht aus Funktionseinheiten wie einer CPU, einem Befehls- und Datenspeicher, Eingabe-/Ausgabeschnittstellen, einer Stromversorgung und einer Digital-zu--Analogwandlung.
III. Strukturelle Zusammensetzung und funktionelle Eigenschaften
Strukturelle Zusammensetzung
Frequenzumrichter-: Besteht hauptsächlich aus einem Gleichrichter, einem Filter, einem Wechselrichter, einer Bremseinheit, einer Antriebseinheit, einer Erkennungseinheit und einer Mikroprozessoreinheit. Unter anderem wandelt der Gleichrichter Wechselstrom in Gleichstrom um; der Filter dient der Glättung der Gleichspannung; Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, um den Motor anzutreiben. Die Bremseinheit stellt ein Bremsmoment bereit, wenn der Motor abbremst oder stoppt. Die Antriebseinheit, die Erkennungseinheit und die Mikroprozessoreinheit sind für die Steuerung und Verwaltung des Betriebs des gesamten Frequenzumrichters verantwortlich.
Programmierbare Logiksteuerung (SPS): Besteht hauptsächlich aus Funktionseinheiten wie CPU, Befehls- und Datenspeicher, Eingabe-/Ausgabeschnittstellen, Stromversorgung und Digital-zu-Analogwandlung. Unter diesen ist die CPU die Kernkomponente der SPS, die für die Ausführung von Benutzerprogrammen und die Steuerung des Betriebs des gesamten Systems verantwortlich ist; der Befehls- und Datenspeicher dient zur Speicherung von Benutzerprogrammen und Daten; die I/O-Schnittstellen dienen der Verbindung mit externen Geräten und dem Datenaustausch; Das Netzteil bietet eine stabile Stromquelle für die SPS. und die Digital-{3}}zu---Analog-Umwandlungseinheit ist für die Umwandlung analoger Signale in digitale Signale oder digitaler Signale in analoge Signale verantwortlich.
Merkmale
Frequenzumrichter (VFD): Seine Hauptfunktion besteht darin, die Drehzahl und das Drehmoment des Motors durch Änderung der Frequenz der Stromversorgung des Motors zu steuern und so Energieeinsparungen und Drehzahlregulierung zu erreichen. Darüber hinaus verfügen Frequenzumrichter über verschiedene Schutzfunktionen wie Überstrom-, Überspannungs- und Überlastschutz, um den sicheren Betrieb des Motors zu gewährleisten.
Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS): Ihre Hauptfunktion besteht darin, logische Steuerung, Sequenzsteuerung und Zeitsteuerung mechanischer Geräte durch die Ausführung von Benutzerprogrammen zu implementieren. SPS bieten hohe Flexibilität und Skalierbarkeit; Sie können so programmiert und konfiguriert werden, dass sie unterschiedliche Anforderungen erfüllen und sich an verschiedene komplexe industrielle Automatisierungssteuerungssysteme anpassen.
IV. Anwendungsszenarien
Antriebe mit variabler Frequenz: Weit verbreitet in Anwendungen, die eine Anpassung der Motordrehzahl und des Drehmoments erfordern, z. B. energiesparende Nachrüstungen und Drehzahlregelung für Geräte wie Lüfter, Pumpen und Kompressoren. Darüber hinaus können Frequenzumrichter beispielsweise in der Antriebssteuerung von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.
Speicherprogrammierbare Steuerungen: Weit verbreitet in verschiedenen industriellen Automatisierungssteuerungssystemen, beispielsweise im Maschinenbau, in der Chemietechnik, in der Energieerzeugung und im Transportwesen. SPS können entsprechend spezifischer Anforderungen programmiert und konfiguriert werden und ermöglichen so eine präzise Steuerung und Verwaltung mechanischer Geräte.
V. Zusammenfassung
Frequenzumrichter und speicherprogrammierbare Steuerungen spielen jeweils eine wichtige Rolle im Bereich der industriellen Automatisierung. Obwohl es sich bei beiden um Steuergeräte handelt, weisen sie deutliche Unterschiede hinsichtlich Definition, Funktionsprinzip, strukturellem Aufbau, Funktionsmerkmalen und Anwendungsszenarien auf. Antriebe mit variabler Frequenz werden hauptsächlich zur Regelung der Motordrehzahl und des Drehmoments eingesetzt, um Energieeinsparungen und Drehzahlregelung zu erreichen. Speicherprogrammierbare Steuerungen hingegen werden hauptsächlich zur Implementierung logischer Steuerungs-, Sequenzsteuerungs- und Zeitsteuerungsfunktionen für mechanische Geräte verwendet. In praktischen Anwendungen ist es notwendig, das geeignete Steuergerät auf der Grundlage spezifischer Steuerungsanforderungen auszuwählen, um optimale Steuerungsergebnisse zu erzielen.