關(guān)鍵詞：EV3000 EC20 變頻器 PLC 艾默生 皮帶機(jī) 啟動控制

前言：

    包鋼煉鐵廠綜合料場皮帶傳送系統(tǒng)采用132KW兩臺電機(jī)（一主一從）進(jìn)行傳動。原有系統(tǒng)采用接觸器啟動。傳送皮帶長度大約在500米左右。正常情況下直接啟動對系統(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)束后要求再啟動時(shí)，就會出現(xiàn)啟動非常困難，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方式，由于啟動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。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)兩臺變頻器的主從控制，實(shí)現(xiàn)兩臺電機(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輸出信號為實(shí)際運(yùn)行頻率   
    F6.09=3      AO2輸出信號為實(shí)際運(yùn)行電流
    F6.12=20%    AO2信號輸出偏置為20%

    具體原因是：由于AO2信號送入樓上控制站計(jì)算機(jī)室，控制站PLC要求信號為4-20MA。因此，當(dāng)變頻器輸出電流信號為4MA時(shí)，對應(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輸出信號為實(shí)際運(yùn)行頻率   
    F6.09=3      AO2輸出信號為實(shí)際運(yùn)行電流
    F6.12=20%    AO2信號輸出偏置為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，輸入信號均為4-20MA；輸出為從變頻器的給定值，信號為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3、4通道關(guān)閉。

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    LD SM1
    TO 0 650 16#0 1  輸出通道為0-10V信號
    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)

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    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)場的生產(chǎn)工藝，主、從皮帶平穩(wěn)啟動。

3、連鎖控制

    連鎖控制主要實(shí)現(xiàn)如下功能：
    一、 啟動時(shí)主、從變頻器一起啟動，一起停止。
    二、 任何一臺變頻器故障，則另外一臺變頻器立即停止。
    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，皮帶啟動電流為120A左右，主、從變頻器啟動頻率完全一致，啟動電流主變頻器略大于從變頻器，啟動平穩(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)置非常簡單，便于現(xiàn)場的維護(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，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                       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