三相異步電動(dòng)機(jī)雙速可逆變頻調(diào)速PLC控制

1、三相異步電動(dòng)機(jī)雙速可逆變頻調(diào)速 PLC 控制異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速所要求的變頻電源幾乎都采用靜止式 變頻器。 利用 變頻器進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)， 只需改變變頻器內(nèi)部逆變 電路換流器件的開(kāi)關(guān)順序， 即可以到達(dá)對(duì)輸出進(jìn)行換相的目的， 很容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正、 反轉(zhuǎn)切換。本 文介紹了 PLC在三相交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)， 說(shuō)明了系統(tǒng) 的控制策略和 工作原理，探討三相異步電動(dòng)機(jī)雙速可逆變頻調(diào)速PLC控制。1、PLC在三相交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三相交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，以可編程序控制器 PLC 作為核心控制部件，通過(guò)速度傳感器將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳給 PLC, PLC經(jīng)過(guò)控制規(guī)律的 運(yùn)算

2、后， 給出控制信號(hào)， 改變電動(dòng)機(jī) 輸入電壓的頻率， 來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 從而構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)的 速度控制系統(tǒng)。如圖 1 所示。2、三相異步電動(dòng)變頻器電路連接的要點(diǎn)2.1 變頻器前面一定要加接觸器 輸入側(cè)接觸器的作用。一般說(shuō)來(lái)，在斷 路器和變頻器之間， 應(yīng)該有接觸器。 a. 可通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)方便地控制變頻器的 通電與斷 電。 b. 發(fā)生故障時(shí)可自動(dòng)切斷變頻器電源，如：變頻器自身發(fā)生 故 障，報(bào)警輸出端子動(dòng)作時(shí)，可使接觸器 KM迅速斷電，從而使 變頻器立即脫離 電源。另外，當(dāng)控制系統(tǒng)中有其他故障信號(hào)時(shí)， 也可迅速切斷變頻器電源。2.2 變頻器與電動(dòng)機(jī)之間是否接輸出接觸器 并不要求和工頻進(jìn)行切換時(shí)，

3、變頻器與電動(dòng)機(jī)接觸器， 那么有 可能在變頻器的輸出頻率較高的致變頻器跳閘。a. 當(dāng)一臺(tái)變頻器 只控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)， 且并不要求和工頻進(jìn)行切換時(shí)， 變頻 器與電 動(dòng)機(jī)之間不要接輸出接觸器。 因?yàn)槿绻尤肓溯敵鼋佑|器， 那么有 可 能在變頻器的輸出頻率較高的情況下啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)， 產(chǎn)生較大的 啟動(dòng)電流，導(dǎo) 致變頻器跳閘。 b. 必須接輸出接觸器的情況有兩種： 當(dāng)一臺(tái)變頻器接多臺(tái)電 動(dòng)機(jī)時(shí)， 每臺(tái)電動(dòng)機(jī)必須要有單獨(dú)控制的 接觸器。另外，在變頻和工頻需要 切換的情況下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)接至 工頻電源時(shí)，必須切斷和變頻器之間的聯(lián)系。通 用變頻器，一般 都是采用交、直、交的方式組成，利用普通的電網(wǎng)電源運(yùn)行的 交 流拖動(dòng)

4、系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)切換，必須利用觸器等 裝置對(duì)電 源進(jìn)行換相切換。 因此，電動(dòng)機(jī)和變頻器之間的接觸器 是必須接的。2.3 變頻器與電動(dòng)機(jī)之間是否需要加熱繼電器。3、PLC在三相交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)PLC的控制程序分主程序和定時(shí)中斷程序兩局部。在主程序 中，PLC完 成高速計(jì)數(shù)、定時(shí)中斷和相關(guān)標(biāo)志位的初始化操作， 以及對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的 啟動(dòng)/停止控制和正/反轉(zhuǎn)控制等。 在定 時(shí)中斷中，PLC完成轉(zhuǎn)速的采集、 控制運(yùn)算和控制量輸出的工作。 主程序和中斷程序的框圖如圖 2 和圖 3 所示。取得速度信號(hào)后， 按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行控制運(yùn)算。 本系 統(tǒng)采用的 是變比例 - 積

5、分別離的控制算法， 即根據(jù)設(shè)定值與測(cè)量 值的偏差大小分為 4 個(gè) 區(qū)間，在每個(gè)區(qū)間采用不同的比例系統(tǒng)， 當(dāng)偏差值進(jìn)入 -5? +5 的區(qū)間內(nèi)，再 參加積分控制。模擬量輸出模塊EM232的輸出電壓為-10? +10V, 12位分辨 率o PLC經(jīng) 過(guò)控制運(yùn)算后，得到的控制信號(hào)需要轉(zhuǎn)換成PLC的D/A模塊所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式， 通過(guò)EM232輸出給變頻器的頻率設(shè)定 端，改變變頻器的輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。4、PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制的技術(shù) 變頻器的數(shù)值型如頻 率、電壓等指令信號(hào)的輸入，可分 為數(shù)字輸入和模擬輸入兩種。 數(shù)字輸入多采用變頻器面板上的鍵 盤操作和串行接口來(lái)給定；

6、模擬輸入那么通過(guò)接線端子由外部給 定，通常通過(guò)0? 10V/5V的電壓信號(hào)或0/4? 20mA勺電流信號(hào)輸 入。 由于接口電路因輸入信號(hào)而異，因此必須根據(jù)變頻器的輸入 阻抗選擇PI £的輸出模塊。采用PI £控制變頻器通常有兩種方法。4.1 模擬量控制，該方法很直觀而且簡(jiǎn)單，利用變頻器的 I/O 端子，將變頻器的跟隨速度設(shè)置為某個(gè)模擬量輸入，即可實(shí) 現(xiàn)對(duì)變頻器的控制，但是每 個(gè)變頻器占用PLC的一個(gè)模擬量通道。當(dāng)變頻器和PLC的電壓信號(hào)范圍不同時(shí)，如變頻器的輸入信 號(hào)為0? 10V, 而PLC的輸出電壓信號(hào)范圍為0? 5V時(shí)；或PLC一次側(cè)的輸出信號(hào)電壓范圍為 0? 10V

7、而變頻器的輸入電壓信號(hào)范圍為0? 5V時(shí)，由于變頻器和晶體管的允 許電壓、電流等因 素的限制， 需用串聯(lián)的方式接入限流電阻及分壓方式， 以保證進(jìn) 行開(kāi)閉時(shí)不超 過(guò)PLC和變頻器的允許容量。變頻調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)載慣量大，一般起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。所以，加 / 減速時(shí)間值設(shè)置大時(shí)，轉(zhuǎn) 矩提升值要設(shè)置小。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的負(fù)載， 一般慣量小。所以，加 / 減速時(shí)間設(shè)置小時(shí)， 轉(zhuǎn)矩提升要設(shè)置大一些。 如果 加/ 減速時(shí)間 長(zhǎng)，大電流流過(guò)的時(shí)間長(zhǎng)。 逐步加大轉(zhuǎn)矩提升， 電流會(huì)逐步減 小， 直到電流反而增大時(shí)，停止轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)奶嵘?.2 采用通信接口， 該方法不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻器的控制， PLC 還能夠獲取變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，P

8、LC將變頻器納人為其系統(tǒng)中的子設(shè)備， 便可讀寫變頻器內(nèi)部存放器信息， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的實(shí) 時(shí)控制。變頻器通過(guò)接線端子向外部輸出相應(yīng)的監(jiān)測(cè)模擬信號(hào)， 電壓 信號(hào)的范圍 通常為0? 10V/5V，電流信號(hào)的范圍通常為0/4? 20nA。在應(yīng)用中都應(yīng)依據(jù)PLC一次側(cè)的輸入阻抗的大小， 保證電 路中電壓和電流不超過(guò)電路的允許值， 以 提高系統(tǒng)的可靠性和減少誤差。在使用PLC進(jìn)行順序控制時(shí)，由于CU3行數(shù) 據(jù)處理需 要時(shí)間，存在一定的延遲時(shí)間， 故在較精確的控制時(shí)應(yīng)予以考慮。 因 為變頻器在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，為保證PLC不會(huì)因變頻器主電路斷路器及開(kāi)關(guān)器件等產(chǎn)生的噪聲而出現(xiàn)故障，變頻器與PLC進(jìn)

9、行信號(hào)線連接時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：421對(duì)PLC本身應(yīng)按規(guī)定的接線標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地，而且應(yīng)注意防止和變頻器使用共同的接地線， 且在接地時(shí)使二者盡可能分開(kāi)。422在電源質(zhì)量不高時(shí)，應(yīng)在 PLC的電源模塊及輸入、輸 出模塊的電源 線上接入噪聲濾波器和降低噪聲用的變壓器等。 另 外，假設(shè)有必要，在變頻器 一次側(cè)也應(yīng)采取相應(yīng)的措施。當(dāng)把變頻器和PLC安裝于同一控制柜中時(shí)，應(yīng)盡可能 使與變頻器 有關(guān)的導(dǎo)線和與PLC有關(guān)的導(dǎo)線分開(kāi)。4.2.4 PLC 和變頻器連接時(shí)，應(yīng)該注意連接時(shí)出現(xiàn)的干擾， 防止由于干 擾造成變頻器的誤動(dòng)作，或者由于連接不當(dāng)導(dǎo)致 PLC或變頻器的輸入、輸出端 損壞，其連線應(yīng)使用屏蔽線和雙絞線， 以提高抗噪聲干擾的水平。結(jié)束語(yǔ)本控制系統(tǒng)用PLC實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量和控