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內(nèi)蒙古森鼎環(huán)保節(jié)能股份有限公司 張彬 董海英
摘要：文章介紹了艾默生公司變頻器EV3000在送料皮帶機(jī)上的應(yīng)用，通過EC20系列PLC及模擬量處理，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)EV3000變頻器之間的主從控制，實(shí)現(xiàn)皮帶的平滑啟動(dòng)和主從運(yùn)行。
Adoption of Industrial control production of Emerson in conveyor control，use EC20(PLC) adoption in principal and subordinate control.
關(guān)鍵詞：EV3000 EC20 變頻器 PLC 艾默生 皮帶機(jī) 啟動(dòng)控制
前言：包鋼煉鐵廠綜合料場(chǎng)皮帶傳送系統(tǒng)采用132KW兩臺(tái)電機(jī)（一主一從）進(jìn)行傳動(dòng)。原有系統(tǒng)采用接觸器啟動(dòng)。傳送皮帶長(zhǎng)度大約在500米左右。正常情況下直接啟動(dòng)對(duì)系統(tǒng)沒有影響，但是當(dāng)發(fā)生送料過程中有意外故障而造成停機(jī)時(shí)，系統(tǒng)檢修結(jié)束后要求再啟動(dòng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)非常困難，造成接觸器過熱燒毀甚至發(fā)生因過電流造成相間短路的現(xiàn)象。若采用一般常用的降壓軟啟動(dòng)方式，由于啟動(dòng)力矩與電壓的平方成正比，因此根本無法實(shí)現(xiàn)重載啟動(dòng)。為此，我們采用艾默生公司的EV3000系列高轉(zhuǎn)矩、高精度變頻器作為電機(jī)控制核心，配合EC20系列PLC實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)變頻器的主從控制，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)同頻率或負(fù)荷平衡運(yùn)轉(zhuǎn)。
1、變頻控制系統(tǒng)
1.1系統(tǒng)參數(shù)：
皮帶電機(jī)為132KW，電流245A，四極，轉(zhuǎn)速1480 R/MIN
設(shè)計(jì)采用EV3000-4T132G（高性能）系列變頻器。 配合EC20系列PLC及模擬量組合模塊5AM（四模入、一模出），通過PLC作PID閉環(huán)控制。其中主變頻器的給定采用數(shù)字量設(shè)定或模擬量設(shè)定均可，將主變頻器的輸出頻率作為PID的給定量，將從變頻器的輸出頻率作為PID反饋環(huán)節(jié)，PID輸出量作為從變頻器的給定值，從而實(shí)現(xiàn)主、從變頻器的頻率一致運(yùn)行。具體原理參見附圖一至五
1.2變頻參數(shù)設(shè)置
主變頻：
F0.02=4 V/F控制 F0.03=0 數(shù)字設(shè)定，由面板給出
F0.04=50 主機(jī)給定 F0.05=1 端子控制
F0.10=60S 加速時(shí)間 F0.11=20 減速時(shí)間
由于現(xiàn)場(chǎng)不具備電機(jī)調(diào)諧運(yùn)行（接手無法打開），因此控制方式采用V/F控制，電機(jī)參數(shù)F1.00-1.08按電機(jī)實(shí)際參數(shù)設(shè)置。
F2.09=1 停機(jī)方式為自由停車
F6.08=0 AO1輸出信號(hào)為實(shí)際運(yùn)行頻率
F6.09=3 AO2輸出信號(hào)為實(shí)際運(yùn)行電流
F6.12=20% AO2信號(hào)輸出偏置為20%
具體原因是：由于AO2信號(hào)送入樓上控制站計(jì)算機(jī)室，控制站PLC要求信號(hào)為4-20MA。因此，當(dāng)變頻器輸出電流信號(hào)為4MA時(shí)，對(duì)應(yīng)實(shí)際電流為0；即將4MA/20MA=20% ，輸出偏置即位20%。
從變頻：
F0.02=4 V/F控制 F0.03=5 模擬設(shè)定，由PLC給出
F0.05=1 端子控制
F0.10=60S 加速時(shí)間 F0.11=20 減速時(shí)間
F2.09=1 停機(jī)方式為自由停車
F6.08=0 AO1輸出信號(hào)為實(shí)際運(yùn)行頻率
F6.09=3 AO2輸出信號(hào)為實(shí)際運(yùn)行電流
F6.12=20% AO2信號(hào)輸出偏置為20%
2、PLC控制系統(tǒng)
2.1 PLC硬件配置
由主機(jī)EC20-1410BRA、模擬量組合EC20-5AM (四入一出)構(gòu)成。其中輸入的一通道為主變頻器的實(shí)際運(yùn)行頻率；二通道為從變頻器的實(shí)際運(yùn)行頻率，輸入信號(hào)均為4-20MA；輸出為從變頻器的給定值，信號(hào)為0-10V。
2.2變頻控制PID程序
LD SM1
TO 0 400 16#1 1 5AM模塊初始化
LD SM1
TO 0 600 16#3311 1 輸入1、2通道為電流信號(hào)3、4通道關(guān)閉。
LD SM1
TO 0 650 16#0 1 輸出通道為0-10V信號(hào)
LD SM1
TO 0 500 16#1 1 通道設(shè)置更改允許
LD SM1
TO 0 800 16#1 1 輸入通道設(shè)置更改確認(rèn)
LD SM1
TO 0 801 16#1 1 輸出通道設(shè)置更改確認(rèn)
LD SM0
FROM 0 100 D100 1 讀通道1數(shù)值（主變頻運(yùn)行頻率）
LD SM0
FROM 0 101 D101 1 讀通道2數(shù)值（從變頻運(yùn)行頻率）
LD SM0
MOV D101 D21 通道2數(shù)值作為PID反饋值。
LD SM0
TO 0 0 D22 1 PID輸出信號(hào)從輸出通道輸出（作為從變頻給定）
LD SM0
CALL PID_EXE 調(diào)用PID執(zhí)行程序
LD SM0
CALL PID_SET 調(diào)用PID設(shè)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 //設(shè)定目標(biāo)值
MOV 10 D0 //采樣時(shí)間(Ts) 范圍為1～32767(ms)但比運(yùn)算周期短的時(shí)間數(shù)值無法執(zhí)行
MOV 33 D1 //動(dòng)作方向
MOV 0 D2 //濾波時(shí)間常數(shù)
MOV 1000 D3 //比例增益(Kp) MOV 1 D4 //積分時(shí)間TI MS
MOV 0 D5 //微分增益(KD) MOV 0 D6 //微分時(shí)間
MOV 0 D15 //輸入變化量MOV 0 D16 //輸入變化量
MOV 2000 D17 //輸出上限設(shè)MOV 0 D18 //輸出下限設(shè)
2.3實(shí)際參數(shù)調(diào)整設(shè)置
最后經(jīng)多次修改和調(diào)試，確定比例系數(shù)為10，積分時(shí)間為100毫秒，微分時(shí)間為零。經(jīng)過運(yùn)行發(fā)現(xiàn)能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)工藝，主、從皮帶平穩(wěn)啟動(dòng)。
3、連鎖控制
連鎖控制主要實(shí)現(xiàn)如下功能：
一、啟動(dòng)時(shí)主、從變頻器一起啟動(dòng)，一起停止。
二、任何一臺(tái)變頻器故障，則另外一臺(tái)變頻器立即停止。
連鎖控制的實(shí)現(xiàn)通過中間繼電器（設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，可以通過PLC實(shí)現(xiàn)）
4、實(shí)際運(yùn)行情況：
經(jīng)過2個(gè)月左右的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)能夠運(yùn)行非常穩(wěn)定，皮帶啟動(dòng)電流為120A左右，主、從變頻器啟動(dòng)頻率完全一致，啟動(dòng)電流主變頻器略大于從變頻器，啟動(dòng)平穩(wěn)可靠，完全能夠滿足生產(chǎn)要求。 EV3000變頻器設(shè)置面板具有中文顯示功能，而且參數(shù)設(shè)置非常簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)；該系列變頻器在過載能力方面非常的強(qiáng)。由于變頻器在初期調(diào)試時(shí)，皮帶電機(jī)的抱閘沒有打開，且減速機(jī)的油泵電機(jī)沒有啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)的過載電流幾乎達(dá)到450A，在大電流限幅下運(yùn)行了十幾秒，變頻器沒有發(fā)生任何故障。
參考文獻(xiàn)
①艾默生公司EV3000系列通用變頻器 艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司
②新型PID控制及其應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 陶永華
③EC20系統(tǒng)手冊(cè) 艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司
④通用變頻器及其應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 韓安榮
⑤電機(jī)拖動(dòng)與控制 西安電子科技大學(xué)出版社 劉保錄
⑦EC20-5AM使用說明 艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司
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