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艾默生工控产品在皮带机启动控制中的应用
作者:内蒙古森鼎环保节能公司 张彬 董海英
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变频器展厅
矢量变频器, 变频调速设备, ...
摘要:文章介绍了艾默生公司变频器EV3000在送料皮带机上的应用,通过EC20系列PLC及模拟量处理,实现两台EV3000变频器之间的主从控制,实现皮带的平滑启动和主从运行。
Adoption of Industrial control production of Emerson in conveyor control,use EC20(PLC) adoption in principal and subordinate control.
关键词:EV3000 EC20 变频器 PLC 艾默生 皮带机 启动控制

前言:包钢炼铁厂综合料场皮带传送系统采用132KW两台电机(一主一从)进行传动。原有系统采用接触器启动。传送皮带长度大约在500米左右。正常情况下直接启动对系统没有影响,但是当发生送料过程中有意外故障而造成停机时,系统检修结束后要求再启动时,就会出现启动非常困难,造成接触器过热烧毁甚至发生因过电流造成相间短路的现象。若采用一般常用的降压软启动方式,由于启动力矩与电压的平方成正比,因此根本无法实现重载启动。为此,我们采用艾默生公司的EV3000系列高转矩、高精度变频器作为电机控制核心,配合EC20系列PLC实现两台变频器的主从控制,实现两台电机同频率或负荷平衡运转。

1、变频控制系统

1.1系统参数:

皮带电机为132KW,电流245A,四极,转速1480 R/MIN
设计采用EV3000-4T132G(高性能)系列变频器。 配合EC20系列PLC及模拟量组合模块5AM(四模入、一模出),通过PLC作PID闭环控制。其中主变频器的给定采用数字量设定或模拟量设定均可,将主变频器的输出频率作为PID的给定量,将从变频器的输出频率作为PID反馈环节,PID输出量作为从变频器的给定值,从而实现主、从变频器的频率一致运行。具体原理参见附图一至五

1.2变频参数设置

主变频:

F0.02=4 V/F控制 F0.03=0 数字设定,由面板给出
F0.04=50 主机给定 F0.05=1 端子控制
F0.10=60S加速时间 F0.11=20 减速时间

由于现场不具备电机调谐运行(接手无法打开),因此控制方式采用V/F控制,电机参数F1.00-1.08按电机实际参数设置。

F2.09=1 停机方式为自由停车
F6.08=0 AO1输出信号为实际运行频率
F6.09=3 AO2输出信号为实际运行电流
F6.12=20%AO2信号输出偏置为20%

具体原因是:由于AO2信号送入楼上控制站计算机室,控制站PLC要求信号为4-20MA。因此,当变频器输出电流信号为4MA时,对应实际电流为0;即将4MA/20MA=20% ,输出偏置即位20%。

从变频:

F0.02=4 V/F控制 F0.03=5 模拟设定,由PLC给出
F0.05=1 端子控制
F0.10=60S加速时间 F0.11=20 减速时间
F2.09=1 停机方式为自由停车
F6.08=0 AO1输出信号为实际运行频率
F6.09=3 AO2输出信号为实际运行电流
F6.12=20%AO2信号输出偏置为20%

2、PLC控制系统

2.1 PLC硬件配置

由主机EC20-1410BRA、模拟量组合EC20-5AM (四入一出)构成。其中输入的一通道为主变频器的实际运行频率;二通道为从变频器的实际运行频率,输入信号均为4-20MA;输出为从变频器的给定值,信号为0-10V。

2.2变频控制PID程序

LD SM1
TO 0 400 16#1 15AM模块初始化
LD SM1
TO 0 600 16#3311 1 输入1、2通道为电流信号3、4通道关闭。
LD SM1
TO 0 650 16#0 1 输出通道为0-10V信号
LD SM1
TO 0 500 16#1 1 通道设置更改允许
LD SM1
TO 0 800 16#1 1 输入通道设置更改确认
LD SM1
TO 0 801 16#1 1 输出通道设置更改确认
LD SM0
FROM 0 100 D100 1 读通道1数值(主变频运行频率)
LD SM0
FROM 0 101 D101 1 读通道2数值(从变频运行频率)
LD SM0
MOV D101 D21 通道2数值作为PID反馈值。
LD SM0
TO 0 0 D22 1 PID输出信号从输出通道输出(作为从变频给定)
LD SM0
CALL PID_EXE 调用PID执行程序
LD SM0
CALL PID_SET 调用PID设置程序

PID子程序

LD SM0
PID D20 D21 D0 D22 //子程序的PID指令生成公式PID S1 S2 S3 D
LD SM0
MOV D100 D20 //设定目标值
MOV 10 D0 //采样时间(Ts) 范围为1~32767(ms)但比运算周期短的时间数值无法执行
MOV 33 D1 //动作方向
MOV 0 D2 //滤波时间常数
MOV 1000 D3//比例增益(Kp) MOV 1 D4 //积分时间TI MS
MOV 0 D5 //微分增益(KD) MOV 0 D6 //微分时间
MOV 0 D15 //输入变化量MOV 0 D16 //输入变化量
MOV 2000 D17 //输出上限设MOV 0 D18 //输出下限设

2.3实际参数调整设置

最后经多次修改和调试,确定比例系数为10,积分时间为100毫秒,微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺,主、从皮带平稳启动。

3、连锁控制

连锁控制主要实现如下功能:

一、 启动时主、从变频器一起启动,一起停止。
二、 任何一台变频器故障,则另外一台变频器立即停止。

连锁控制的实现通过中间继电器(设计院设计,可以通过PLC实现)

4、实际运行情况:

经过2个月左右的运行发现,系统能够运行非常稳定,皮带启动电流为120A左右,主、从变频器启动频率完全一致,启动电流主变频器略大于从变频器,启动平稳可靠,完全能够满足生产要求。 EV3000变频器设置面板具有中文显示功能,而且参数设置非常简单,便于现场的维护;该系列变频器在过载能力方面非常的强。由于变频器在初期调试时,皮带电机的抱闸没有打开,且减速机的油泵电机没有启动,当时的过载电流几乎达到450A,在大电流限幅下运行了十几秒,变频器没有发生任何故障。

参考文献
①艾默生公司EV3000系列通用变频器 艾默生网络能源有限公司
②新型PID控制及其应用机械工业出版社陶永华
③EC20系统手册 艾默生网络能源有限公司
④通用变频器及其应用 机械工业出版社韩安荣
⑤电机拖动与控制 西安电子科技大学出版社 刘保录
⑦EC20-5AM使用说明 艾默生网络能源有限公司

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文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (7/3/2008)
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