I. Introduzione
Nel campo dell'automazione industriale, gli azionamenti a frequenza variabile- (VFD) e i controllori logici programmabili (PLC) sono due dispositivi di controllo critici. Ciascuno possiede funzioni e caratteristiche uniche e svolge un ruolo indispensabile nei sistemi di automazione industriale. Questo articolo fornirà un'analisi dettagliata e un confronto di azionamenti a frequenza variabile-e controller logici programmabili da molteplici prospettive, incluse definizioni, principi di funzionamento, composizione strutturale, caratteristiche funzionali e scenari applicativi, per aiutare i lettori a comprendere meglio le differenze tra loro.
II. Definizioni e principi di funzionamento
Drive a frequenza-variabile (VFD)
Un convertitore di frequenza-variabile (VFD) è un dispositivo di controllo della potenza che utilizza la tecnologia a frequenza-variabile e la microelettronica per controllare i motori CA alterando la frequenza dell'alimentazione del motore. Un VFD è costituito principalmente da raddrizzamento (da CA a CC), filtraggio, inversione (da CC a CA), unità di frenatura, unità di azionamento, unità di rilevamento e unità a microprocessore. Commutando gli IGBT interni, il VFD regola la tensione e la frequenza di uscita, fornendo al motore la tensione di alimentazione effettivamente richiesta, ottenendo così un risparmio energetico e un controllo della velocità. Inoltre, i VFD dispongono di varie funzioni di protezione, tra cui protezione da sovracorrente, sovratensione e sovraccarico.
Controllore logico programmabile (PLC)
Un controllore logico programmabile (PLC) è un sistema elettronico digitale progettato specificamente per ambienti industriali. Utilizza la memoria programmabile per memorizzare istruzioni per l'esecuzione di operazioni logiche, controllo sequenziale, temporizzazione, conteggio e operazioni aritmetiche e controlla vari tipi di apparecchiature meccaniche o processi di produzione tramite ingressi e uscite digitali o analogici. Un PLC è un'unità di controllo digitale con un microprocessore per il controllo dell'automazione, in grado di caricare istruzioni di controllo in memoria per l'archiviazione e l'esecuzione in qualsiasi momento. Un controllore programmabile è costituito da unità funzionali come CPU, memoria dati e istruzioni, interfacce di ingresso/uscita, alimentatore e conversione da digitale-ad-analogico.
III. Composizione strutturale e caratteristiche funzionali
Composizione strutturale
Azionamento a frequenza-variabile: è costituito principalmente da un raddrizzatore, un filtro, un inverter, un'unità di frenatura, un'unità di azionamento, un'unità di rilevamento e un'unità a microprocessore. Tra questi, il raddrizzatore converte la corrente alternata in corrente continua; il filtro viene utilizzato per livellare la tensione continua; l'inverter converte la corrente continua in corrente alternata per azionare il motore; l'unità di frenatura fornisce coppia frenante quando il motore decelera o si ferma; l'unità di azionamento, l'unità di rilevamento e l'unità a microprocessore sono responsabili del controllo e della gestione del funzionamento dell'intero azionamento a frequenza variabile.
Controller logico programmabile (PLC): è costituito principalmente da unità funzionali come CPU, memoria dati e istruzioni, interfacce di ingresso/uscita, alimentatore e conversione da digitale-ad-analogico. Tra questi, la CPU è il componente centrale del PLC, responsabile dell'esecuzione dei programmi utente e del controllo del funzionamento dell'intero sistema; la memoria istruzioni e dati viene utilizzata per memorizzare programmi e dati utente; le interfacce I/O vengono utilizzate per connettersi con dispositivi esterni e scambiare dati; l'alimentatore fornisce una fonte di alimentazione stabile per il PLC; e l'unità di conversione da digitale-ad-analogico è responsabile della conversione dei segnali analogici in segnali digitali o dei segnali digitali in segnali analogici.
Caratteristiche
Azionamento a frequenza variabile (VFD): la sua funzione principale è controllare la velocità e la coppia del motore alterando la frequenza dell'alimentazione del motore, ottenendo così un risparmio energetico e una regolazione della velocità. Inoltre, i VFD sono dotati di varie funzioni protettive, come protezione da sovracorrente, sovratensione e sovraccarico, per garantire il funzionamento sicuro del motore.
Controller logico programmabile (PLC): la sua funzione principale è implementare il controllo logico, il controllo sequenziale e il controllo temporale delle apparecchiature meccaniche eseguendo programmi utente. I PLC offrono elevata flessibilità e scalabilità; possono essere programmati e configurati per soddisfare diverse esigenze, adattandosi a vari complessi sistemi di controllo dell'automazione industriale.
IV. Scenari applicativi
Azionamenti a frequenza variabile: ampiamente utilizzati in applicazioni che richiedono la regolazione della velocità e della coppia del motore, come retrofit a risparmio energetico-e controllo della velocità per apparecchiature come ventole, pompe e compressori. Inoltre, gli azionamenti a frequenza variabile possono essere utilizzati in campi come il controllo della guida per i veicoli elettrici.
Controller logici programmabili: ampiamente utilizzati in vari sistemi di controllo dell'automazione industriale, come nella produzione meccanica, nell'ingegneria chimica, nella produzione di energia e nei trasporti. I PLC possono essere programmati e configurati per soddisfare requisiti specifici, consentendo un controllo e una gestione precisi delle apparecchiature meccaniche.
V. Riepilogo
Gli azionamenti a frequenza variabile e i controllori logici programmabili svolgono ciascuno un ruolo fondamentale nel campo dell'automazione industriale. Sebbene entrambi siano dispositivi di controllo, presentano differenze distinte in termini di definizione, principi di funzionamento, composizione strutturale, caratteristiche funzionali e scenari applicativi. Gli azionamenti a frequenza variabile vengono utilizzati principalmente per regolare la velocità e la coppia del motore per ottenere risparmi energetici e controllo della velocità; i controllori logici programmabili, d'altro canto, vengono utilizzati principalmente per implementare funzioni di controllo logico, controllo sequenziale e controllo temporale per apparecchiature meccaniche. Nelle applicazioni pratiche, è necessario selezionare il dispositivo di controllo appropriato in base ai requisiti di controllo specifici per ottenere risultati di controllo ottimali.