PLC控制變頻器的啟動和停止

1、PLC控制變頻器的啟動和停止：用PLC的數(shù)字量輸出點，如果PLC是繼電器輸出，可以直接接變頻器的啟動信號端子。如 果是電壓輸出，可以通過繼電器轉(zhuǎn)換為無源觸點后接啟動信號端子。這樣控制PLC的輸出 與否即可啟動/停止變頻器。PLC控制變頻器的頻率：一般有兩種方法1。模擬量控制，可以用模擬量輸入和輸出模塊，根據(jù)變頻器的具體要求選擇0-10V電壓或 4-20mA電流輸出，控制變頻器的頻率，變頻器的頻率反饋根據(jù)要求可以選擇模擬量輸入進 行采集（也可以不采集，開環(huán)控制）。2。串行總線通信控制，高檔的變頻器有通信接口，像uss，profibus DP,simolink等，可以 通過PLC的通信端口（或通信

2、模塊）給定頻率值，變頻器和PLC間相互通信。綜上，利用總線通信的方式可以以一個通信端口（或配備通信模塊組件）的方式控制總線上 所有的變頻器（在總線地址范圍內(nèi)）。而利用模擬量輸出模塊控制則必須每個通道對應一臺 變頻器。兩種方法都可以，要看具體的應用。1、如何能夠自由地改變電機的旋轉(zhuǎn)速度？（1） r/min電機轉(zhuǎn)速單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm，如：4極電機60Hz 1800r/min，4極電機50Hz 1500r/min，電機的轉(zhuǎn)速同頻率成比例。（注：文中所指的電機為感應式交流電機，工業(yè)所用的大部分電機均為此類電機。感應式 交流電機（后簡稱電機）的旋轉(zhuǎn)速度近似地取決于電機的極數(shù)和頻率。）

3、電機極數(shù)是固定不變的，極數(shù)是一個不連續(xù)的數(shù)值，為2的倍數(shù)。另外，頻率是電機供 電電源的電信號，所以該值能夠在電機的外面調(diào)節(jié)后再供給電機，這樣電機的轉(zhuǎn)速就可以被 自由的控制。n=60f/p，其中n為同步速度、f為電源頻率、p為電機極數(shù)，改變頻率和電壓 是最優(yōu)的電機控制方法。僅改變頻率，電機將被燒壞。特別是當頻率降低時，該問題更突出。 為防止電機燒毀，變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓，例如：為使電機轉(zhuǎn)速減半， 變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，變頻器的輸出電壓就必須從200V改變到約 100V。2、基本概念（1）VVVF 變壓變頻（Variable Voltage and Va

4、riable Frequency）（2）CVCF 恒壓恒率（Constant Voltage and Constant Frequency）各國使用的交流供電電源，其電壓和頻率通常均為200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz （50Hz）。變頻器是把工頻電源變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè) 備，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC），然后再把直流電（DC）變換 為三相或單相交流電（AC）。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換 成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流 電。對于如矢量控制變頻器這種需大

5、量運算的變頻器，有時還需一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU 以及一些相應的電路。變頻器不僅廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域，也可用于家電產(chǎn)品，如：電機（例如空調(diào)等），還有 熒光燈等產(chǎn)品。用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈 的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。此外，變頻器還用于計算機電源的供電，用于抑制 反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。3、變頻器的分類按主電路工作方式，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按開關(guān)方式，分為PAM控制型、PWM控制型和高載頻PWM控制型；按工作原理，分為V/f控制型、轉(zhuǎn)差頻率控制型和矢量控制型等；按用途，分為通用型、高性能專用型、高頻型、單相變頻器和三

6、相變頻器等。4、變頻器中常用的控制方式（1）交流變頻器非智能控制方式有V/f協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控 制等。V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性，在改變電源頻率進行調(diào)速的同時，又要保證 電動機的磁通不變，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結(jié)構(gòu)簡單， 但采用開環(huán)控制，控制性能不高，在低頻時，必須進行轉(zhuǎn)矩補償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制，在V/f控制的基礎(chǔ)上，按照異步電動機實際 轉(zhuǎn)速對應的電源頻率，根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，就可使電動機具有對應 的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時還加

7、有電流反饋，對 頻率和電流進行控制，是一種閉環(huán)控制，可使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對急速的加減速 和負載變動有良好的響應特性。矢量控制是通過矢量坐標電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機勵磁 電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制，進而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順 序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種PWM波，達到各種不同的控制目的。例 如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實際應用的矢量控制方式 主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種?；谵D(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致，但是基于轉(zhuǎn)差 頻

8、率的矢量控制還要經(jīng)過坐標變換對電動機定子電流的相位進行控制，使之滿足一定的條 件，以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控 制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是，這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式，需要在 電動機上安裝速度傳感器，因此，應用范圍受到限制。無速度傳感器矢量控制是通過坐標變換處理分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，然后 通過控制電動機定子繞組上的電壓、電流辨識轉(zhuǎn)速以達到控制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。 這種控制方式調(diào)速范圍寬，啟動轉(zhuǎn)矩大，工作可靠，操作方便，但計算比較復雜，一般需要 專門的處理器來進行計算，因此，實時性不是太理想，控制精度受到計算精度

9、的影響。直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型， 控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量 控制等復雜的變換計算，系統(tǒng)直觀、簡潔，計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即 使在開環(huán)的狀態(tài)下，也能輸出100%的額定轉(zhuǎn)矩，對于多拖動具有負荷平衡功能。(2)、智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、學習控制等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式應用在變頻器的控制中，一般是進行比較復雜的系統(tǒng)控制，這時對于 系統(tǒng)的模型了解甚少，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既要完成系統(tǒng)辨識的功能，又要進行控制。而且神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)控制方式可以同時控制多個變頻器，因此在多

10、個變頻器級聯(lián)時進行控制比較適合。但是神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)太多或者算法過于復雜都會在具體應用中帶來不少實際困難。模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率，使電動機的升速時間得到控制，以避免升 速過快對電機使用壽命的影響以及升速過慢影響工作效率。模糊控制的關(guān)鍵在于論域、隸屬 度以及模糊級別的劃分，這種控制方式尤其適用于多輸入單輸出的控制系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是利用所謂“專家”的經(jīng)驗進行控制的一種控制方式，因此，專家系統(tǒng)中一般要 建立一個專家?guī)?，存放一定的專家信息，另外還要有推理機制，以便于根據(jù)已知信息尋求理 想的控制結(jié)果。專家?guī)炫c推理機制的設(shè)計是尤為重要的，關(guān)系著專家系統(tǒng)控制的優(yōu)劣。應用 專家系統(tǒng)既可以控制變頻

11、器的電壓，又可以控制其電流。學習控制主要是用于重復性的輸入，而規(guī)則的PWM信號(例如中心調(diào)制PWM)恰好滿足 這個條件，因此學習控制也可用于變頻器的控制中。學習控制不需要了解太多的系統(tǒng)信息， 但是需要12個學習周期，因此快速性相對較差，而且，學習控制的算法中有時需要實現(xiàn) 超前環(huán)節(jié)，這用模擬器件是無法實現(xiàn)的，同時，學習控制還涉及到一個穩(wěn)定性的問題，在應 用時要特別注意。5、關(guān)于散熱的問題變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。 環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命將減半。若變頻器帶有直流或交流電抗器，并且也在 柜子里面，發(fā)熱量會更大。電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測上方

12、比較好。如果有制動電阻的話， 制動電阻的散熱量很大，安裝位置最好和變頻器隔離開，如裝在柜子上面或旁邊等。怎樣才能降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量呢？。1、適當?shù)卦黾訖C柜的尺寸。要使控制柜尺寸減小，就必須使機柜中產(chǎn)生的熱量盡可能 地減少。如：把變頻器的散熱器部分放到控制柜的外面，將會使70%的發(fā)熱量釋放到機柜 的外面，對大容量變頻器更加有效。2、可以用隔離板把本體和散熱器隔開，使散熱器散熱不影響變頻器本體。3、變頻器散熱設(shè)計中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫放散熱會變差！。4、功率稍大的變頻器，都有冷卻風扇。建議在控制柜出風口安裝冷卻風扇，進風口加 濾網(wǎng)防灰塵進入控制柜?？刂乒窈妥冾l器風扇都是要的，不能相互替代。5在海拔高于1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應加大柜子的冷卻風量以改善 冷卻效果。理論上變頻器也應考慮降容，每1000m降低5%。實際上因為設(shè)計時變頻器的 負載和散熱能力一般比實際使用時要大，所以也要看具體應用。比方說在1500m的地方， 但是周期性負載，如電梯，就不