I.Introduction
Dans le domaine de l'automatisation industrielle, les entraînements à fréquence variable (VFD) et les automates programmables (PLC) sont deux dispositifs de contrôle essentiels. Chacun possède des fonctions et des caractéristiques uniques et joue un rôle indispensable dans les systèmes d’automatisation industrielle. Cet article fournira une analyse détaillée et une comparaison des variateurs de fréquence-et des contrôleurs logiques programmables sous plusieurs angles, y compris les définitions, les principes de fonctionnement, la composition structurelle, les caractéristiques fonctionnelles et les scénarios d'application, pour aider les lecteurs à mieux comprendre les différences entre eux.
II. Définitions et principes de fonctionnement
Variateur de fréquence-(VFD)
Un variateur de fréquence-(VFD) est un dispositif de contrôle de puissance qui utilise la technologie de fréquence variable-et la microélectronique pour contrôler les moteurs à courant alternatif en modifiant la fréquence de l'alimentation du moteur. Un VFD comprend principalement le redressement (AC vers DC), le filtrage, l'inversion (DC vers AC), les unités de freinage, les unités d'entraînement, les unités de détection et les unités à microprocesseur. En commutant les IGBT internes, le VFD ajuste la tension et la fréquence de sortie, fournissant au moteur la tension d'alimentation dont il a réellement besoin, réalisant ainsi des économies d'énergie et un contrôle de la vitesse. De plus, les VFD disposent de diverses fonctions de protection, notamment une protection contre les surintensités, les surtensions et les surcharges.
Contrôleur logique programmable (PLC)
Un automate programmable (PLC) est un système électronique numérique conçu spécifiquement pour les environnements industriels. Il utilise une mémoire programmable pour stocker des instructions permettant d'effectuer des opérations logiques, des contrôles séquentiels, des opérations de synchronisation, de comptage et d'arithmétique, et contrôle divers types d'équipements mécaniques ou de processus de production via des entrées et sorties numériques ou analogiques. Un API est une unité de contrôle numérique dotée d'un microprocesseur pour le contrôle d'automatisation, capable de charger des instructions de contrôle en mémoire pour les stocker et les exécuter à tout moment. Un contrôleur programmable se compose d'unités fonctionnelles telles qu'un processeur, une mémoire d'instructions et de données, des interfaces d'entrée/sortie, une alimentation et une conversion numérique-vers-analogique.
III. Composition structurelle et caractéristiques fonctionnelles
Composition structurelle
Variateur de fréquence- : se compose principalement d'un redresseur, d'un filtre, d'un onduleur, d'une unité de freinage, d'une unité d'entraînement, d'une unité de détection et d'une unité à microprocesseur. Parmi ceux-ci, le redresseur convertit le courant alternatif en courant continu ; le filtre est utilisé pour lisser la tension continue ; l'onduleur convertit le courant continu en courant alternatif pour entraîner le moteur ; l'unité de freinage fournit un couple de freinage lorsque le moteur décélère ou s'arrête ; l'unité d'entraînement, l'unité de détection et l'unité à microprocesseur sont responsables du contrôle et de la gestion du fonctionnement de l'ensemble du variateur de fréquence.
Contrôleur logique programmable (PLC) : se compose principalement d'unités fonctionnelles telles que le processeur, la mémoire d'instructions et de données, les interfaces d'entrée/sortie, l'alimentation et la conversion numérique-vers-analogique. Parmi ceux-ci, le CPU est le composant central de l'automate, responsable de l'exécution des programmes utilisateur et du contrôle du fonctionnement de l'ensemble du système ; la mémoire d'instructions et de données est utilisée pour stocker des programmes et des données utilisateur ; les interfaces E/S sont utilisées pour se connecter à des appareils externes et échanger des données ; l'alimentation électrique fournit une source d'alimentation stable pour l'automate ; et l'unité de conversion numérique-vers-analogique est chargée de convertir les signaux analogiques en signaux numériques ou les signaux numériques en signaux analogiques.
Caractéristiques
Entraînement à fréquence variable (VFD) : Sa fonction principale est de contrôler la vitesse et le couple du moteur en modifiant la fréquence de l'alimentation du moteur, réalisant ainsi des économies d'énergie et une régulation de la vitesse. De plus, les VFD disposent de diverses fonctions de protection, telles que la protection contre les surintensités, les surtensions et les surcharges, pour garantir le fonctionnement sûr du moteur.
Contrôleur logique programmable (PLC) : sa fonction principale est de mettre en œuvre le contrôle logique, le contrôle séquentiel et le contrôle temporel des équipements mécaniques en exécutant des programmes utilisateur. Les automates offrent une grande flexibilité et évolutivité ; ils peuvent être programmés et configurés pour répondre à différentes exigences, en s'adaptant à divers systèmes de contrôle d'automatisation industrielle complexes.
IV. Scénarios d'application
Entraînements à fréquence variable : largement utilisés dans les applications nécessitant un ajustement de la vitesse et du couple du moteur, telles que les rénovations-économisant de l'énergie et le contrôle de la vitesse d'équipements tels que les ventilateurs, les pompes et les compresseurs. De plus, les entraînements à fréquence variable peuvent être utilisés dans des domaines tels que le contrôle de conduite pour les véhicules électriques.
Contrôleurs logiques programmables : largement utilisés dans divers systèmes de contrôle d'automatisation industrielle, tels que la fabrication mécanique, le génie chimique, la production d'énergie et les transports. Les automates peuvent être programmés et configurés pour répondre à des exigences spécifiques, permettant un contrôle et une gestion précis des équipements mécaniques.
V. Résumé
Les variateurs de fréquence et les automates programmables jouent chacun un rôle essentiel dans le domaine de l'automatisation industrielle. Bien que les deux soient des dispositifs de contrôle, ils présentent des différences distinctes en termes de définition, de principes de fonctionnement, de composition structurelle, de caractéristiques fonctionnelles et de scénarios d'application. Les variateurs de fréquence sont principalement utilisés pour réguler la vitesse et le couple du moteur afin de réaliser des économies d'énergie et de contrôler la vitesse ; les automates programmables, quant à eux, sont principalement utilisés pour mettre en œuvre des fonctions de contrôle logique, de contrôle séquentiel et de contrôle de synchronisation pour les équipements mécaniques. Dans les applications pratiques, il est nécessaire de sélectionner le dispositif de contrôle approprié en fonction d'exigences de contrôle spécifiques pour obtenir des résultats de contrôle optimaux.