#PLC在國產(chǎn)高壓大功率變頻器中的運(yùn)用

1、1/ 4PLC 在國產(chǎn)高壓大功率變頻器中地運(yùn)用1、引言在國產(chǎn)高壓變頻器地設(shè)計(jì)中，為了提高高壓變頻器內(nèi)部控制地靈活性以 及在現(xiàn)場應(yīng)用地可擴(kuò)展性,通常在高壓變頻器中內(nèi)置 PLC.自從 20 世紀(jì) 70 年代 第一臺 PLC誕生以來,PLC 地應(yīng)用越來越廣泛、功能越來越完善,除了具有強(qiáng)大 地邏輯控制功能外還具其他擴(kuò)展功能：A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換、PID 閉環(huán)回路控制、高 速記數(shù)、通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制及特殊功能函數(shù)運(yùn)算等功能，并可以通過上位機(jī)進(jìn) 行顯示、報(bào)警、記錄、人機(jī)對話，使其控制水平大大提高本文以廣州智光電機(jī)有限公司為攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限公司污水處理 廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)地國產(chǎn)高壓變頻器 ZINVERT-H

2、800/B10 為例,介紹了三菱 PLC 在高壓 變頻器控制系統(tǒng)中地運(yùn)用2、廣州智光電機(jī)高壓變頻器簡介廣州智光電機(jī)有限公司推出地新一代高性能ZINVERT 系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)為直接高-高型變頻調(diào)速系統(tǒng)，通過直接調(diào)節(jié)接入高壓電機(jī)定子繞組 地電源頻率和電壓來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速地調(diào)節(jié)從而達(dá)到節(jié)能地目地.它是集大功率電力電子控制技術(shù)、微電子技術(shù)、高速光纖通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和高電 壓技術(shù)等多學(xué)科為一體地高新技術(shù)產(chǎn)品.該產(chǎn)品采用主流高性能專用雙DSF控制 系統(tǒng)和大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，通過精確地?cái)?shù)字移相技術(shù)和波形控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高 壓電機(jī)地靈活調(diào)節(jié)和能耗控制.3、PLC 在國產(chǎn)高壓變頻器中地設(shè)計(jì)使用3.

3、1 PLC 主要邏輯控制1） 用戶要求高壓變頻器在出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)能快速自動(dòng)切換到工頻旁 路運(yùn)行,筆者給高壓變頻器專門配置了可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)旁路功能地旁路柜，如圖 1所示,K1K4 為手動(dòng)操作刀閘 J1J3 為高壓真空接觸器.在變頻器發(fā)生故障時(shí),旁路柜可以在幾秒內(nèi)完成從變頻到工頻地轉(zhuǎn)換。而變頻器在工頻運(yùn)行時(shí)，通過 1個(gè)按鈕就可以實(shí)現(xiàn)變頻器從工頻到變頻地轉(zhuǎn)換.這樣地控制要求增加了變頻器整 機(jī)控制邏輯地復(fù)雜性.圖 1 自動(dòng)旁路柜自動(dòng)旁路柜控制邏輯簡要介紹如下：變頻調(diào)速系統(tǒng)退出變頻轉(zhuǎn)工頻運(yùn)行有兩種方式，一種是自動(dòng)方式，一種 是手動(dòng)方式，選擇自動(dòng)方式時(shí)，當(dāng)變頻器發(fā)生停機(jī)故障時(shí)變頻器自動(dòng)從變頻轉(zhuǎn)工 頻。選擇手

4、動(dòng)方式時(shí)則需人工操作.變頻調(diào)速系統(tǒng)退出工頻轉(zhuǎn)變頻運(yùn)行也有兩種方式，一種是自動(dòng)方式，一 種是手動(dòng)方式，選擇自動(dòng)方式時(shí)，只需在控制柜上按一個(gè)按鈕，變頻器就自動(dòng)完成2/ 4從工頻轉(zhuǎn)變頻。選擇手動(dòng)萬式時(shí)則需人工操作2)PLC 控制系統(tǒng)原理圖PLC 主機(jī)選用輸入輸出點(diǎn)數(shù) 48 點(diǎn),型號為 FX2N-48MR,PL 作為系統(tǒng)邏 輯量控制地控制核心，在自動(dòng)旁路柜地邏輯關(guān)系控制中起著至關(guān)重要地作用.PLC控制系統(tǒng)原理圖如圖 2 所示.圖 2 PLC 控制 系統(tǒng)原理圖旁路柜地邏輯控制要求比較復(fù)雜,采用 PLC 控制,接線簡單,提高了可靠 性。旁路柜地邏輯更改也變得很簡單，只需修改 PLC 梯形圖程序就可以了，很

5、方 便滿足用戶現(xiàn)場地控制要求.3)PLC 功能指令實(shí)現(xiàn)高壓變頻器 PID 閉環(huán)控制用戶現(xiàn)場對變頻器閉環(huán)控制提出地要求是：變頻器能夠根據(jù)用戶系統(tǒng)用 水量交站協(xié)ov電狽允許丄飆轉(zhuǎn)變刪Jl-frMfikEJ1幷關(guān)按機(jī)12師揀磁J2井閹按忸；1含歸輸舫麻刀IWU行理開關(guān)Tffll器行程產(chǎn)關(guān)刀仔行程幵關(guān)JTRMtW開關(guān)刀那5仃握稅甕毋器At睡彌齊分閘ft越觸點(diǎn)J分耳箱助林1W魅FIPSaS51PA00七F1JIDV&aAmiAA3詡-cmKAIL1PAXMJ徉郵址謂 3古滸2如/電闕合it喘冊器會捉老電番J2分聞錐電囂環(huán)曲電器J3井曲醴電嶠養(yǎng)扛喘KIJ3PRA許外KZRfM允許分空刀館九祥井劃刀

6、醫(yī)九許分煜用光許井地g輕眸W0A20tr&0- L FWK-WW擁F居IMJSB4KAB ,Vths3/ 4地變化，自動(dòng)調(diào)整變頻泵地轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)恒壓供水。同時(shí)還可以在液晶屏上設(shè)定壓力目標(biāo)值針對用戶地要求，PLC 另外配置了模擬特殊模塊 FX2N-4AD 和 FX2N-2DA.FX2N-4A 助模擬輸入模塊,有四個(gè)輸入通道,最大分辨力 12 位,模擬值輸入 范圍為-10V10V 或者 420mA FX2N-2DA 為模擬輸出模塊，有 2 個(gè)輸出通道，最大分辨力 12 位,模擬值輸出值范圍為-10V 到 10V 或者 4 到 20 mA 這樣通過 讀取指令 vFROM和寫入指令TQ ,以

7、及 PLC 帶有地 PID 閉環(huán)控制功能指令 如 圖 3 所示），就可以實(shí)現(xiàn)對用戶現(xiàn)場地管網(wǎng)水壓進(jìn)行 PID 閉環(huán)控制.TO圖 3 帶有地 PID 閉環(huán)控制功能指令地 PLC 程序其具體編程過程是這樣:PLC 讀取指令 vFRQM 讀取用戶水壓反饋值,把 反饋值用移動(dòng)指令 vMQV 存入 PID 指令中地 D12 數(shù)據(jù)地址里。把用戶地水壓設(shè)定值用移動(dòng)指令MQV 存入 PID 指令中地 D10 數(shù)據(jù)地址里。D20（D222 保存 PID地運(yùn)行參數(shù)。D14 為 PID 指令地運(yùn)算值輸出,通過 PLC 地寫入指令,比 例調(diào)節(jié)設(shè)定大，系統(tǒng)出現(xiàn)偏差時(shí)，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大地比例增益，會造成系

8、統(tǒng)不穩(wěn)定。I 表示積分時(shí)間,設(shè)定范圍為 032767（*100ms,積分時(shí)間 越小，積分作用就越強(qiáng)，反之 I 越大則積分作用弱。 D 表示微分時(shí)間，設(shè)定范圍為 032767 （*10ms,微分調(diào)節(jié)有超前地控制作用,合適地微分時(shí)間能改善系統(tǒng)地動(dòng) 態(tài)性能攀鋼污水處理廠供水管網(wǎng)比較龐大，管網(wǎng)水壓對水泵轉(zhuǎn)速地變化響應(yīng)比 較緩慢，因此 PID 地計(jì)算速度不能過快，即比例調(diào)節(jié)不能過快，否則如果管網(wǎng)水 壓突然變化大時(shí)，變頻器地調(diào)節(jié)容易形成較長時(shí)間地振蕩根據(jù)這一情況，如圖 3 所示,可以在PLC 控制程序中加入 PID 間隔計(jì)算時(shí)間T0）以及 PID 運(yùn)算死區(qū)M0 ,這樣就可以把 PID 地計(jì)算速度調(diào)節(jié)至與管

9、網(wǎng)水壓變化速度相一致，避免管網(wǎng)水壓震蕩.4） PLC 功能指令實(shí)現(xiàn) PLC 與變頻器上位機(jī)通信為了使變頻器上位機(jī)能對 PLC 進(jìn)行顯示、報(bào)警及記錄,PLC 還配置了通 信模塊 FX2N-232BD 實(shí)現(xiàn)與變頻器上位機(jī)地串口通信,通信編程指令如圖 4 所示.| I- HOV KOT7 D6I詞T - ss P5O K6C DISC4/ 4PLC RS232 串口通信可使用無協(xié)議RS 指令）或?qū)Ｓ脜f(xié)議與上位機(jī)進(jìn) 行通信,本例中使用無協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通信 ,如圖四所示 :D8120 用于設(shè)定 PLC 通信格式 ,D50 表示發(fā)送起始地址 ,K60 表示發(fā)送字節(jié)數(shù)量 ,D150 表示接收起始地 址 ,K20 表示 接 收 字 節(jié) 數(shù) 量 .4、結(jié)束語高壓變頻器自動(dòng)旁路柜采用 PLC 進(jìn)行旁路邏輯控制，通過在攀鋼污水處 理廠運(yùn)行地智光高壓變頻器模擬故障說