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小型可编程控制器(PLC)在变频器开/闭环控制中的应用
来源: | 作者:sanmudianqi | 发布时间: 2017-05-28 | 1487 次浏览 | 分享到:
现代电力电子器件的不断发展,使用IGBT,IGCT系列现代可关断器件所制作的高压变频器的关键技术成熟,得到了越来越多的应用。随着变频器拖动的电动机容量的不断加大,负荷系统的日益复杂,输送介质流程关连性的增加,都在要求动力源的稳定性,在这种实际的要求下,采用在变频器的外部加PLC来控制接口,对于其中变频器转速的控制的要求最为严格。大型工业系统控制采用DCS,远程通讯,工控机进行运行操作,在正常运行,临时运行,紧急抢修的不同工况下,要求在不停电机的工况下,对不同控制源,控制状态进行转换时,利用PLC的优秀编程能力,保证在转换时变频器转速保持稳定。文章介绍在大功率变频器应用中,当进行开环与闭环运行工作状态转换时,通过对PLC的速度给定程序进行优化,达到速度给定无阶跃的应用效果。
     现代电力电子器件的不断发展,使用IGBT,IGCT系列现代可关断器件所制作的高压变频器的关键技术成熟,得到了越来越多的应用。随着变频器拖动的电动机容量的不断加大,负荷系统的日益复杂,输送介质流程关连性的增加,都在要求动力源的稳定性,在这种实际的要求下,采用在变频器的外部加PLC来控制接口,对于其中变频器转速的控制的要求最为严格。大型工业系统控制采用DCS,远程通讯,工控机进行运行操作,在正常运行,临时运行,紧急抢修的不同工况下,要求在不停电机的工况下,对不同控制源,控制状态进行转换时,利用PLC的优秀编程能力,保证在转换时变频器转速保持稳定。文章介绍在大功率变频器应用中,当进行开环与闭环运行工作状态转换时,通过对PLC的速度给定程序进行优化,达到速度给定无阶跃的应用效果。
     随着高电压,大功率的现代电力电子技术及微电子技术的发展成熟,高压变频器的功率越做越大。作为一种现化工业的产物,在高压电机拖动中所具备的调速节能,复杂参数控制等优点,低压到高压,从普通到特殊,从小容量到大容量,在大型风机,水泵,压缩机的电机拖动方面发挥出巨大的作用。
    随着变频器的功率不断加大,从500KW,1000KW,2000KW电机所拖动的系统也越来越复杂,相互关联的设备和物料也越来越多,对速度的变化的扰动越来越敏感。同时,一个大型系统的运转由于工况的变化,系统检查,性能测量等原因,在电动机运行过程中,对变频器转速的控制系统在开环状态和闭环状态的转换。在每一次转换中,速度的剧烈变化都会使设备运行工况恶化,操作人员精神紧张,在经过多年变频器的调试应用中,对变频器转速给定系统用PLC进行优化,达到进行开环,闭环工作状态,给定操作源转换的环境下,变频器转速输出无振荡,电机速度变化平滑,系统运行稳定。
     从1999年到2005年,对变频器的速度给定的PLC程序进行不断的优级化,经过不同工作场合,形成了三种类型(直接切换,节点控制,速度扼制)的开环/闭环转换的典型系统结构。
     在本文中对高压变频器进行转速的开环和闭环控制,将各种控制信号和反馈信号输入PLC,完成速度控制的运算输出转速信号驱动变频的。应用德国西门子公司生产的S7-200系列的PLC产品。应用其内部配置的PID运算模块流程如下:
(1)选择循环
您要配置哪一个PID循环? 不同的PLC支持不同数目的PID循环。
(2)设定循环参数
● PID指令V内存内的36字节参数表 。您必须指定此表的地址,作为直接V内存字节地址。
●不建议您为参数表地址创建符号名。PID向导生成的代码使用此参数表地址创建操作数,作为参数表内的相对偏移量。如果您为参数表地址创建符号名,然后改变为该符号指定的地址,由PID向导生成的代码将不能正确执行。
●指定正常化循环定点。对于循环定点,您可以输入双字地址或 0.0至1.0之间的实数常量。
●循环增益、循环采样时间、循环积分时间、循环微分时间设定。
(3)设定循环输入及输出选项
●设定输入和过程变量转化为标准值。
●输出值通过运算和取整转化为整数值。
(4)设定循环警报选项
●位是否应设定低数值警报?如果是,您可以为警报地址输入位地址或已经定义符号,并指定低警报限制值。
●位是否应设定高数值警报?如果是,您可以为警报地址输入位地址或已经定义符号,并指定高警报限制值。
(5)为计算指定内存区域
● PID计算需要内存空间,存储暂时结果。您需要指定此计算区域的起始V内存字节地址。
●可选: 增加PID手动控制。
(6)指定初始化子程序及中断程序
●PID运算前,应用子程序对回路表进行初始化。
●PID指令用于定时发生的中断程序中。
(7)生成PID代码
(8)PID算法

3、通用程序块
编程中,将经常用到的程序段进行标准化,减少出错率和提高工作效率。在价绍的程序中,PID运算都放在定时中断0中,将设定输入,运算进行,结果输出三个数值量转换和回路表地址的程序段集合成为通用的程序模块,在所有程序中都是一致的,保证设备程序的通用化和维护时标准化。
(1)将设定变量输入进行标准化后对输入PID回路表

(2)将设备运行的闭环反馈信号标准化输入PID回路表

在回路表中,只应用标准实数进行运算,所有的外部参数都必须经过转换,成为标准实数后才能输入回路表。
 
(3)将运算得出的标准化结果转换为整数变量
 回路表输出的值是标准实数,将其转化为外部的数值标准。
(4)PID运算进行

在此程序中,设定PID的运算的地址是100,自动生成回路表,使用100到136的地址用于回路表。
 
(5)通用程序块的采用,是在对设备调试,运行中所产生的应用方法。程序进行系列化,标准化在工业应用中,是当其中一个程序段在理论上可行,并通过现场环境考验合格后,才可以列为一个通用程序块。在编程中,可以不必考虑程序内部的逻辑,中考虑程序的输入与输出映射,这样不但能节约大量的编程时间和调试时间,且当出现问题时,还能大大减轻对程序检查,判断时间。

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