I. Introducció
En l'àmbit de l'automatització industrial, els variadors de freqüència-variables (VFD) i els controladors lògics programables (PLC) són dos dispositius de control crítics. Cadascun té funcions i característiques úniques i té un paper indispensable en els sistemes d'automatització industrial. Aquest article oferirà una anàlisi detallada i una comparació d'accionaments de freqüència variable-i controladors lògics programables des de múltiples perspectives, incloses definicions, principis de funcionament, composició estructural, característiques funcionals i escenaris d'aplicació, per ajudar els lectors a comprendre millor les diferències entre ells.
II. Definicions i principis de funcionament
Unitat de-freqüència variable (VFD)
Un variador de freqüència-variable (VFD) és un dispositiu de control de potència que utilitza tecnologia de freqüència variable-i microelectrònica per controlar motors de CA modificant la freqüència de la font d'alimentació del motor. Un VFD consisteix principalment en rectificació (AC a DC), filtrat, inversió (DC a AC), unitats de frenada, unitats d'accionament, unitats de detecció i unitats de microprocessador. En canviar els IGBT interns, el VFD ajusta la tensió i la freqüència de sortida, proporcionant al motor la tensió de potència que realment requereix, aconseguint així un estalvi d'energia i un control de velocitat. A més, els VFD inclouen diverses funcions de protecció, com ara protecció contra sobreintensitat, sobretensió i sobrecàrrega.
Controlador lògic programable (PLC)
Un controlador lògic programable (PLC) és un sistema electrònic digital dissenyat específicament per a entorns industrials. Utilitza memòria programable per emmagatzemar instruccions per realitzar operacions lògiques, control seqüencial, temporització, recompte i operacions aritmètiques, i controla diversos tipus d'equips mecànics o processos de producció mitjançant entrades i sortides digitals o analògiques. Un PLC és una unitat de control digital amb un microprocessador per al control d'automatització, capaç de carregar instruccions de control a la memòria per a l'emmagatzematge i execució en qualsevol moment. Un controlador programable consta d'unitats funcionals com ara una CPU, memòria d'instruccions i dades, interfícies d'entrada/sortida, font d'alimentació i conversió digital-a-analògica.
III. Composició estructural i característiques funcionals
Composició estructural
Unitat de freqüència variable-: consta principalment d'un rectificador, filtre, inversor, unitat de frenada, unitat d'accionament, unitat de detecció i unitat de microprocessador. Entre aquests, el rectificador converteix l'alimentació CA en potència CC; el filtre s'utilitza per suavitzar la tensió de CC; l'inversor converteix la potència de CC en potència de CA per impulsar el motor; la unitat de frenada proporciona parell de frenada quan el motor desaccelera o s'atura; la unitat d'accionament, la unitat de detecció i la unitat de microprocessador s'encarreguen de controlar i gestionar el funcionament de tot el variador de freqüència.
Controlador lògic programable (PLC): consisteix principalment en unitats funcionals com ara la CPU, la memòria d'instruccions i dades, les interfícies d'entrada/sortida, la font d'alimentació i la conversió digital-a-analògica. Entre aquests, la CPU és el component central del PLC, encarregat d'executar els programes d'usuari i controlar el funcionament de tot el sistema; la memòria d'instruccions i dades s'utilitza per emmagatzemar programes i dades d'usuari; les interfícies d'E/S s'utilitzen per connectar-se amb dispositius externs i intercanviar dades; la font d'alimentació proporciona una font d'alimentació estable per al PLC; i la unitat de conversió de digital-a-analògic s'encarrega de convertir els senyals analògics en senyals digitals o els senyals digitals en senyals analògics.
Característiques
Variable Frequency Drive (VFD): La seva funció principal és controlar la velocitat i el parell del motor alterant la freqüència de la font d'alimentació del motor, aconseguint així un estalvi d'energia i una regulació de velocitat. A més, els VFD presenten diverses funcions de protecció, com ara protecció contra sobreintensitat, sobretensió i sobrecàrrega, per garantir el funcionament segur del motor.
Controlador lògic programable (PLC): la seva funció principal és implementar el control lògic, el control seqüencial i el control de temporització d'equips mecànics mitjançant l'execució de programes d'usuari. Els PLC ofereixen una gran flexibilitat i escalabilitat; es poden programar i configurar per satisfer diferents requisits, adaptant-se a diversos sistemes de control d'automatització industrial complexos.
IV. Escenaris d'aplicació
Accionaments de freqüència variable: s'utilitza àmpliament en aplicacions que requereixen ajust de la velocitat del motor i el parell, com ara les modificacions d'estalvi d'energia-i el control de velocitat per a equips com ara ventiladors, bombes i compressors. A més, els accionaments de freqüència variable es poden utilitzar en camps com el control de conducció per a vehicles elèctrics.
Controladors lògics programables: àmpliament utilitzats en diversos sistemes de control d'automatització industrial, com ara la fabricació mecànica, l'enginyeria química, la generació d'energia i el transport. Els PLC es poden programar i configurar per satisfer requisits específics, permetent un control i una gestió precís dels equips mecànics.
V. Resum
Els variadors de freqüència i els controladors lògics programables tenen un paper vital en el camp de l'automatització industrial. Tot i que tots dos són dispositius de control, presenten diferents diferències quant a definició, principis de funcionament, composició estructural, característiques funcionals i escenaris d'aplicació. Els variadors de freqüència s'utilitzen principalment per regular la velocitat i el parell del motor per aconseguir estalvi energètic i control de velocitat; Els controladors lògics programables, d'altra banda, s'utilitzen principalment per implementar funcions de control lògic, control seqüencial i control de temporització per a equips mecànics. En aplicacions pràctiques, és necessari seleccionar el dispositiu de control adequat en funció dels requisits de control específics per aconseguir resultats de control òptims.