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[综合] PLC应用编程实践_变频空压机控制原理(9)

Bob 2020-4-25 21:25:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
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前面介绍了工频驱动的螺杆空压机,采用打开或关闭进气阀来调节排气压力,稳定在设定范围,关键问题是在关闭进气阀时,主马达还在旋转耗能,设备的能耗效率低,随着矢量变频技术的成熟,采用矢量变频器驱动方式的空压机,节能,工作噪音降低等一系列优点已为市场广泛接受,市场占有率不断增加。
变频同步驱动的空压机,将同步电机与压缩机合二为一,在结构上取代了异步马达和皮带,减少了机械磨损,进一步减少了电能损耗,设备体积也得到减小;变频器本身具有起动电流小的特点,适合频繁的起停,提高了设备耗气负载波动时的响应特性。
变频空压机的控制特点介绍

与工频驱动模式不同,变频驱动在压力控制策略上,采用PID调节压缩机头的旋转速度,闭环调整排气压力,因而使得压力波动范围更小;进气阀只是在起动时关闭,减小变频器起动负载;排气过压时关闭,快速响应过压保护。
变频空压机工况图1.png
另外因没有了大小皮带轮传动的机械增速,变频器输出更高的频率来驱动永磁电机。
空压机的散热风机采用变频驱动,采用PID闭环调节机头温度,可以将温度稳定在85℃,而且空压机运行时的噪声可以大幅度降低。

变频驱动空压机的主要部件组成如下图:
变频工频系统图1.png

典型的变频驱动系统电控原理图如下,红色粗线部分为220Vac、380Vac动力电源回路,其余为低压信号回路。

从原理图可看出电气原理比较简单,两台变频器的控制,全由一个RS485通信实现。只有一个进气阀,没有了接触器;
变频驱动原理图1.png
有的用户希望在变频器故障或损坏后,仍能以工频驱动方式运行,以提高空压机运行供气的可靠性,这就要求有变频、工频双驱动的模式,电气原理图如下。图中有变频、工频在线切换开关SW1,并将该SW1的低压接点信号送给控制器的X1端口,以便控制器的执行程序也切换为变频控制模式。

由于有工频驱动的工作模式,工频驱动所需的电源相序检查、电机过流保护等硬件信号必需保留,控制程序中,也需有两种模式都支持在线切换。一个完善灵活的程序,应考虑主机工频直接起动、工频Y-△起动、变频驱动、风机工频驱动、风机变频驱动等几种情况,由设定参数的方式来选择。
变频器工频双驱动原理图1.png

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Bob 2020-4-25 21:30:53 | 显示全部楼层

PLC控制变频器的方式
教科书中介绍的PLC控制变频器的方法时,采用PLC的DO触点控制变频器的起停,用DA模拟量模块改变变频器的输出频率,用AD模块检测变频器的输出频率,这是一种经典方式,但不是最佳方式,现在已基本被通信方式取代。
1.PLC采用通信方式控制变频器
现在各品牌变频器基本都具有RS485通信端口、内置通用的Modbus-RTU协议,采用通信方法控制变频器的起停、改变变频器频率、监控变频器运行,具有简单、经济、交互信息量大,多年的现场应用证明其具有更高可靠性、系统更智能的优点。
早期人们认为用通讯控制不太可靠,主要理由是担心通讯线断线、或控制器死机后,变频器可能失去控制,现在许多变频器都有通信控制功能,其中有“通信超时”的故障检查,可以将该故障设置为保护停机的触发条件,也就是说,变频器没有收到PLC主站的通信,且持续一段时间(时间可设),变频器就自动停机并告警,这样可避免变频器不受控运行的情况。从这一点来看,比用DO端口控制变频器的方式,更为可靠。
采用通信方式,控制器可以读取到变频器当前的运行状态、运行参数、告警信息、访问功能码等,让用户在HMI上看到的变频器频率、电流读数,与在变频器面板上的读数一致,在HMI界面可修改功能码参数等,给用户提供了方便。
2.PLC程序初始化变频器功能码
变频器是一个通用部件,用于空压机电控系统,需要设置一些功能码,以MD500通用变频器为例,根据前面的空压机电控系统原理图,需要修改的功能码举例如下:
① 起停控制命令源:改为通信方式(默认为面板控制)
② 频率控制源:改为通信方式(默认为功能码设定)
③ 最大运行频率:按空压机机型要求设定(默认为50.00Hz,需改为200.00Hz)
④ 电机6个特征参数:按机型对应电机参数写入(矢量运行模式必需的电机参数)
⑤ DI1端口:修改为常闭型故障信号输入(默认为无功能)
⑥ 通信超时功能:改为使能(默认为无功能)
⑦ 通信超时时间:改为10秒(编程者决定)
在批量生产空压机设备的车间,若需手动修改上面这些功能码参数,耗费时间,容易遗漏出错,导致不能正常运行;若是在终端用户处,修理或更换了变频器,需要修改功能码,都是一件麻烦的事情。
我们编写合理的控制程序,让控制器每次上电时,对变频器的上述功能码自动设定一次,操作者只需按下RUN命令键,空压机就能正常运行起来,设备也显得比较智能了,给用户的感觉是不一样的。
3.PLC程序自动填写马达参数
大家知道,变频器有VF型和电流矢量型两大类型,矢量型以其输出力矩大,能耗效率高的优点,被空压机厂家更多的使用。矢量变频器需要知道与之配合电机的等效电感、电阻等模型准确参数,运行才能达到最佳性能,常用的办法有电机空载调谐或手动设定参数,因安装到空压机上的电机不能反转,没法动态调谐(也有称辨识)操作,主要采用设定变频器相关功能码参数的方式。
空压机主马达会有不同的功率等级,电机也分异步、同步等机型,PLC编程中采用“配方功能”,把不同等级类型的马达参数,作成配方数据,存在控制器中,只要空压机生产厂设定了一次本机的功率型号,电机特性,以后每次上电时,也一并初始化变频器中的相关功能码,省去人工操作。
4.空压机的紧急停机设计
当外部按下紧急停机开关时,其低压接点信号同时送给控制器的X0、变频器的DI1端口,让控制器、变频器都同时进入紧急停机状态,电机立即停止。

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cdb2019 2020-4-26 16:50:07 | 显示全部楼层
能否把程序和PPT上传一下呢?
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Lihoon 2020-5-8 08:41:17 | 显示全部楼层
image.png image.png ,有没有案例程序呢?
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